Совершенствование методов уборки осевшей пыли в литейном производстве с целью улучшения условий труда тема диссертации и автореферата по ВАК РФ 05.26.01, кандидат технических наук Соболев, Алексей Александрович

• Соболев, Алексей Александрович
• кандидат технических наук
• 2007

Оглавление диссертации кандидат технических наук Соболев, Алексей Александрович

Введение

§

Глава 1. Возникновение пыли в условиях литейного производства. Влияние пыли на здоровье человека и пути снижения запыленности в помещениях литейного производства. Постановка цели и задач исследования.

1.1. Анализ процесса возникновения просыпей формовочной смеси и пыли в условиях литейного производства.

1.2. Действие пыли на организм человека.

1.3. Воздействие производственной пыли на здоровье персонала на примере металлургического производства ОАО «АВТОВАЗ».

1.4. Мероприятия по снижению запыленности в литейном производстве.

1.5. Способы уборки просыпей формовочной смеси и осевшей пыли.

1.6. Пневматическая уборка пыли.

1.7. Пылезаборные насадки.

1.8. Цель и задачи исследований.

Глава 2. Теоретические основы процесса вакуумной уборки пыли.

2.1. Аэродинамические свойства частиц.

2.2. Аэродинамические характеристики всасывающего факела.

2.3. Перемещение частиц под действием воздушного потока.

2.4. Действующие силы на частицу в воздушном потоке.

2.5. Отрыв частиц от поверхности.

2.6. Затраты энергии на разгонном участке.

Выводы.

Глава 3. Методика проведения экспериментальных исследований.

3.1. Цели и задачи экспериментальных исследований.!.

3.2. Стенд для проведения исследований.

3.3. Определение физико-механических свойств пыли.

3.4. Определение параметров воздушного потока.

3.5. Методика обработки результатов исследований.

Выводы.

Глава 4. Исследование процесса вакуумной пылеуборки.

4.1. Исследование пылеотложений и запыленности в литейном производстве.

4.2. Определение скорости витания частиц.

4.3. Исследование критической скорости и уноса частиц.

4.4. Исследование заборных насадок.

4.5. Скорость движения заборного устройства.

4.6. Натурные исследования вакуумной пылеуборочной системы.

4.7. Сравнение результатов теоретических и экспериментальных исследований.

Выводы.

Глава 5. Рекомендации по внедрению стационарной вакуумной пылеуборочной системы.

5.1. Рекомендации по расчету вакуумной пылеуборочной системы.

5.2. Рекомендации по проектированию стационарной вакуумной пылеуборочной системы

5.3. Рекомендации по эксплуатации стационарной пылеуборочной системы.

5.4. Экономическая эффективность внедрения стационарных вакуумных пылеуборочных систем в литейном производстве ОАО «АВТОВАЗ».

Выводы.

Введение диссертации (часть автореферата) на тему «Совершенствование методов уборки осевшей пыли в литейном производстве с целью улучшения условий труда»

Работа посвящена совершенствованию методов уборки просыпей формовочной смеси и осевшей пыли в помещениях литейного производства с целью улучшения условий труда.

В различных отраслях промышленности при обработке, транспортировке, погрузке и разгрузке порошкообразных материалов, а так же при конденсации паров с содержанием твердого материала образуется большое количество мелких частиц. Наиболее высокодисперсные из них под воздействием окружающей газообразной среды переходят во взвешенное состояние, образуя аэродисперсную среду. В помещениях литейных производств образуются значительные выделения в рабочую зону помещений вредных веществ (пыли, газов, избыточной влаги и теплоты), что оказывает отрицательное воздействие на здоровье работающих, а также на срок службы оборудования и качество выпускаемой продукции.

Основными источниками образования просыпей формовочной смеси в литейном производстве являются нарушения технологической эксплуатации, некачественного и несвоевременного ремонта оборудования, а также операции связанные с переработкой, транспортировкой, погрузкой и разгрузкой формовочной смеси. К просыпи добавляется пыль, оседая из рабочей зоны, которая образуется в результате многих причин: несовершенства оборудования и технологии производства, отсутствия герметизации и аспирации источников пылевыделений, механизации и автоматизации трудоемких операций и применение сухих высокодисперсных материалов.

Вторичными источниками пылеобразования и выделение пыли в воздух рабочей зоны являются вибрация, движение воздуха, технологический транспорт, уборка просыпей формовочной смеси лопатами, очистка воздуховодов, оборудования, полов и т. п. вручную щетками, метлами или путем обдувки сжатым воздухом.

Пыль присутствует во взвешенном состоянии в помещениях литейного производства, оседает на пол, стены, металлоконструкции и т.п., неблагоприятно воздействует на организм человека, вызывая профессиональные заболевания, легочную и кожную патологию

Степень опасности неблагоприятного действия пыли на организм характеризуется концентрацией пыли в воздухе и ее дисперсностью. Определенную роль играют физико-химические свойства пыли.

Пыль проникает в поры потовых и сальных желез, попадает на слизистые оболочки полости рта, глаз, верхних дыхательных путей, заглатывается в пищеварительный тракт, а мелкодисперсная пыль попадает в более глубокие участки органов дыхания (включая легкие).

Относительно крупные пылинки при вдыхании задерживаются в верхних дыхательных путях и постепенно удаляются оттуда со слизью, мелкая пыль проходит в легкие и оседает на длительный срок, вызывая поражение легочной ткани. Мелкая пыль при той же массе имеет большую поверхность соприкосновения с легочной тканью, поэтому она более активна. Высокодисперсная пыль представляет большую опасность, чем крупная, так как более длительное время находится в воздухе во взвешенном состоянии, что увеличивает вероятность попадания в организм человека.

Обеспылить промышленное помещение можно только одновременным осуществлением целого комплекса технологических и санитарно-технических мероприятий. Технологические мероприятия уменьшают общее число источников пылевыделения, а санитарно-технические устраняют пылевыделения от отдельных источников

Из существующих методов, предназначенных для уборки значительного количества пыли и просыпи в крупных промышленных помещениях, являются стационарные вакуумные пылеуборочные системы. Они имеют большую производительность, надежность и удобство в эксплуатации, не требуют большого количества обслуживающего персонала и позволяют значительно уменьшить или полностью устранить вторичное пылеобразование. 6

Таким образом, необходимо совершенствование системы уборки (сбора) просыпи формовочной смеси и осевшей пыли для подачи на регенерацию во вторичное использование с целью улучшения условий труда и уменьшения запыленности в производственных помещениях литейных предприятий является актуальной проблемой. В настоящее время недостаточно изучен процесс уборки пыли вакуумным способом, нет типовых конструкторских и проектных разработок.

Цель работы и задачи исследования

Целью работы является совершенствование методов уборки (сбора) просыпи формовочной смеси и осевшей пыли в помещениях литейного производства для подачи на регенерацию во вторичное производство с целью улучшения условий труда.

Для достижения поставленной цели необходимо решить следующие задачи:

1. Проанализировать состояние запыленности, свойств пыли, влияние производственной пыли на здоровье персонала и методы уборки просыпи формовочной смеси и осевшей пыли на примере литейного производства ОАО «АВТОВАЗ»;

2. Исследовать отрыв и унос частиц пыли с запыленной поверхности и движение частиц пыли на разгонном участке;

3. Провести экспериментальные исследования аэродинамических характеристик частиц пыли и просыпи на примере смета металлургического производства ОАО «АВТОВАЗ»;

4. Провести исследования скорости воздушного потока всасывающего факела в щель заборного устройства;

5. Определить оптимальные конструктивные параметры разработанных заборных устройств;

6. На основе проведенных теоретических и экспериментальных исследований разработать и внедрить централизованную вакуумную пылеуборочную систему в МТП ОАО «АВТОВАЗ».

Объект исследования

Объектом исследования являются состояние условий труда и снижение запыленности на примере литейного производства ОАО «АВТОВАЗ».

Научная новизна

Впервые исследованы и определены аэродинамические характеристики частиц пыли и просыпи металлургического производства, параметры процесса отрыва и уноса частиц на разгонном участке, предложен метод расчета скорости всасывающего факела, установлены оптимальные параметры разработанных пылезаборных устройств и вакуумной пылеуборочной системы.

Новизна разработанных конструкций защищена шестью патентами РФ (№2190342 от 17.08.2001, №23434 от 27.11.2001, №27899 от 22.08.2002, №2260366 от 20.01.2003, №47639 от 20.10.2003, №51351 от 14.09.2005).

Практическое значение работы

Разработаны, испытаны и внедрены оборудование и технологии централизованной вакуумной уборки пыли, позволяющие уменьшить запыленность в литейном производстве ОАО «АВТОВАЗ»^ запыленность в цехах снижена в среднем в 12,5 раз, а при самой уборке пыли снижена на

92,1 %. Заболеваемость кожных покровов снижена на 37,5 %, легких и верхних дыхательных путей снижена на 76,2 %. Разработано несколько типов пылезаборных устройств и пылеуловителей. Организовано штучное производство нестандартного пылеуборочного оборудования. Наработан опыт 8 эксплуатации стационарных вакуумных установок. Разработаны рекомендации по расчету, проектированию и эксплуатации вакуумной пылеуборочной системы. Выполнен расчет экономической эффективности за 2005 год от внедрения пяти эксплуатируемых вакуумных установок в литейном производстве МтП ОАО «АВТОВАЗ». Экономический эффект составил 4483,0 тыс. руб.

На защиту выносятся:

•Способ снижения запыленности рабочих мест в помещении литейного производства с целью улучшения условий труда;

•Метод расчета скорости воздушного потока всасывающего факела;

•Аэродинамические характеристики, скорость витания, критическая скорость и сдувание пыли на примере частиц пыли и просыпи металлургического производства ОАО «АВТОВАЗ»;

•Параметры процесса отрыва и уноса частиц пыли воздушным потоком с запыленной поверхности;

•Конструкции и оптимальные параметры новых разработанных пылезаборных устройств и вакуумной пылеуборочной системы.

Апробация работы

Результаты работы были представлены на:

I международной научно-технической конференции «Экология и безопасность жизнедеятельности промышленно-транспортных комплексов ELPIT-2003», г.Тольятти, сентябрь 2003 г., VIII международной экологической конференции «Экологическая безопасность как ключевой фактор устойчивого развития», г.Москва, апрель 2004 г., IV городской научно-практической конференции «Экологические проблемы Тольятти в контексте экологической безопасности России», г.Тольятти, ноябрь 2004 г., II международной научно9 технической конференции «Экология и безопасность жизнедеятельности промышленно-транспортных комплексов ELPIT-2005», г.Тольятти, сентябрь 2005 г., научных чтениях студентов и аспирантов Тольяттинского государственного университета, заседаниях научно-технического совета и кафедры «Механика и инженерная защита окружающей среды» Тольяттинского государственного университета, кафедры «Безопасность жизнедеятельности» Государственного технологического университета (МИСиС).

Публикации

По теме диссертации опубликовано 18 научных работ, из которых 4 статьи в центральных изданиях, рекомендуемых ВАК Минобразования, и 6 патентов РФ.

Объем и структура диссертации

Работа изложена на 187 страницах, содержит 33 рисунка, 10 таблиц и 6 приложений. Диссертация состоит из введения, пяти глав, выводов и списка использованной литературы, который содержит 152 наименования.

Заключение диссертации по теме «Охрана труда (по отраслям)», Соболев, Алексей Александрович

• Результаты исследования разработанной эжекгорной насадки показали, что при скорости воздушного потока во всасывающей щели - 14,1+42,3м/с количество убранного материала из вороха составляет 230+ 752кг/ч.

4. Исследованы некоторые вопросы процесса вакуумной пылеуборки. Приведены результаты отбора представительной пробы исходного материала для исследований. Определены физико-механические свойства пылеотложений. Приведены данные запыленности в помещения литейного производства ОАО «АВТОВАЗ». Получены скорости витания, критическая скорость и величины уноса частиц на экспериментальном стенде. Приведены данные экспериментальных исследований коллекторных, полочных и эжекторных разработанных насадок. При этом составлено уравнение линейной модели для коллекторных и полочных насадок, полученных методом математической

112 статистики. Приведены результаты исследований эжектороной насадки. Результаты теоретических и экспериментальных исследований показали, что среднее расхождение результатов составляет 15,5%. Эти отклонения получены в результате неточности приборов и измерений. Приведены натурные исследования вакуумной пылеуборочной системы в цехе 11/1 на отметке 7,2ы, результаты которых показали, что производительность в среднем составляет -288м /час при расходе воздуха на одну насадку не более 300,w /час.

5. Разработаны рекомендации по расчету, проектированию и эксплуатации вакуумной пылеуборочной системы. Выполнен расчет экономической эффективности за 2005 год от внедрения 5 вакуумных установок в литейном производстве МтП ОАО «АВТОВАЗ», который составил 4483,0 тыс. руб.

6. После внедрения централизованной вакуумной уборки пыли и просыпи в литейном производстве на ОАО «АВТОВАЗ» запыленность в цехах снижена в среднем в 12,5раз, а при самой уборке пыли снижена на 92,1%. Заболеваемость кожных покровов снижена на 37,5%, легких и верхних дыхательных путей снижена на 76,2%.

Цель работы и задачи исследования полностью выполнены. Новизна разработанных конструкций защищена шестью патентами РФ. Внедрено пять централизованных вакуумных систем в МтП ОАО «АВТОВАЗ».

Дальнейшие работы будут продолжены по разработке заборных устройств с неровных поверхностей, комбинированных насадок и новых пылеуловителей.

В перспективе работы будут проведены по разработке оборудования для уборки металлической и древесной стружки, отсоса и утилизации паров масла при закаливании, утилизации смета в металлургическом производстве, регенерации и классификации песков для формовочной смеси.

Список литературы диссертационного исследования кандидат технических наук Соболев, Алексей Александрович, 2007 год

1. Ganz Ieise saugen. KFZ-Betieb. 2003. 93, № 15, c.40.2 http://ohrana.mbr.sumy.ua3 http://www.vorteks.ru

2. Industriesauger mit FuIIstandsensor zur sicheren Maschinenreinigung // Maschinenmarkt. 1996. - 102, № 29. - e. 65.

3. Kehren und schrubben. KFZ-Betieb. 2003. 93, №31, c.38.

4. Tagung der VDI-gesellschaft Technische gebaudeausrustung Reinraumtechnik ausgewahlte losungen und anwendungtn Tag. Bielefeld, 26-27 Nov., 1991.

5. Абрамович Г.Н. Прикладная газовая динамика. М.: Наука, 1976.

6. Авторское свидетельство СССР № 1050658, кл. А 47 L 9/02,1983.

7. Авторское свидетельство СССР № 1440486, кл. А 47 L 5/14,1988.

8. Авторское свидетельство СССР № 1449486, кл. В 65 G 53/24,1989.

9. Авторское свидетельство СССР № 1546079, кл. А 47 L9/02,1990.

10. Авторское свидетельство СССР № 177340, кл. В 08 В 5/00,1965.

11. Авторское свидетельство СССР № 409742, кл. В 08 В 5/04,1974.

12. Авторское свидетельство СССР № 997754, кл. В 01 D 47/06, 1983.

13. Адлер Ю.П., Маркова Е.В. И др. Планирование эксперимента при поиске оптимальных условий. М.: Наука, 1976.

14. Амерханов Р.А., Василенко А.И. и др. Разработка и внедрение систем централизаванной вакуумной пылеуборки на предприятиях пищевой промышленности // Очистка вентиляционных выбрасов. Ростов-на-Дону: 1977.

15. Андриянов Е.И.,Задоянный В.З. Устройства для выгрузки и увлажнения уловленной пыли // Совершенствование систем обеспыливающей вентиляции. М.: МДНТП, 1991.

16. Арепьев Н.Д., Тыхеев В.А. Опыт эксплуатации вакуумной пылеуборки в гостиннице "Россия". М.: МДНТП, 1972.

17. Бабуха Г.Л., Шрайбер А.А. Взаимодействие частиц полидисперсного материала в двухфазных потоках. Киев: Науковая думка, 1972.

18. Баженов В.Н. Оптимизация места расположения блока очистки системы ЦПУ.

19. Балоболкин А.Н., Шулепов В.Н. Предложение по внедрению систем централизованной пылеуборки на предприятиях стекольной и керамической промышленности. Новосибирск: 1976.

20. Балтренас П.Б. Обеспыливание воздуха на предприятиях стройматериалов. М.: Стройиздат, 1990.

21. Баулина Е.Г. Исследование бытовой пыли в жилых и общественных помещениях // Гигиена и санитария. №12. - 1958.

22. Баулина Е.Г. Исследование пылесосных насадок // Механизация работ по благоустройству городов. М.: Академия коммунального хозяйства25