Исследование возможности применения искусственных нейронных сетей для автоматического управления процессом металлизации

Производство окисленных окатышей

Цех окомкования производит окисленные окатыши из железорудного концентрата Лебединского горнообогатительного комбината, транспортируемого на комбинат по пульпопроводу в виде пульпы на расстояние 26,5 км.Из пульпы на дисковых вакуумных фильтрах получают кек, из которого в свою очередь получают окатыши.

Обжиг окатышей производится на конвейерной машине площадью 480 м2. Производительность цеха окомкования 2600 тыс. т. в год. Окисленные окатыши имеют размер 5-20 мм, содержание железа в окатышах не менее 67%, кремнезема - не более 3,3%, прочность - не менее 250 кг/окатыш.

Производство металлизованных окатышей

Окисленные окатыши по транспортерам поступают в шахтные печи цеха металлизации. Цех металлизации производит металлизованные окатыши из окисленных окатышей по технологии Мидрекс - нагретым восстановительным газом, полученным из природного газа после его конверсии в реформерах. В цехе имеются четыре установки металлизации общей производительностью 1800 тыс. тонн в год, на которых производятся пассивированные металлизованные окатыши, которые передаются в электросталеплавильный цех комбината, и отгружаются другим металлургическим заводам, а также на экспорт. Они пригодны для перевозки в открытых вагонах, речным и морским транспортом. Таким образом, план производства продукции представлен на рис. 6.1.

Металлизованные термически пассивированные окатыши ОЭМК - это высококачественное металлургическое сырье, полученное в установках металлизации по специальной технологии, обеспечивающей низкую склонность к вторичному окислению при увлажнении. Владельцем "ноу-хау" технологии пассивации металлизованных окатышей является ОЭМК.

Достоинством окатышей являются:

высокое содержание железа;

широкий диапазон регулирования степени металлизации и содержания углерода;

низкое содержание серы, фосфора и цветных металлов;

низкая склонность к вторичному окислению.

Рис. 5.1. План производства продукции ОЭМК

Таблица 5.1. Химический состав металлизованных окатышей, вес %:

Содержание остаточных элементов и примесей цветных металлов (Cu, Ni, As, Sn, Pb, Zn, Sb, Biи т.д.) в металлизованных окатышах в10 и более раз ниже, чем в металлоломе.

Таблица 5.2. Физические свойства:

5.2.5 Вспомогательные цеха и службы

Работа основных цехов комбината обеспечивается энергетическим и ремонтно-механическим хозяйством в составе электроэнергоремонтных и механоремонтных цехов.

Техническое управление охватывает все основные производства комбината, оснащено современным химико-аналитическим, контрольно-испытательным, металлографическим и специальным исследовательским оборудованием, изготовленным ведущими фирмами ФРГ, Японии и др., и имеет большие возможности для проведения исследований по различным направлениям.

5.2.6 Автоматизация производства

ОЭМК - это высокоавтоматизированное производство. Интегрированная автоматизированная система управления комбинатом является многоуровневой и построена по иерархическому принципу.

Верхний уровень управления комбинатом поддерживается информационной системой класса ERP на базе R/3 SAP, которая совместно с локальными цеховыми системами обеспечивает выполнение основных бизнес-процессов.

Цеховые системы автоматизации, в свою очередь, имеют три уровня:

на уровне цеховых АСУ решаются задачи сменно-суточного планирования выплавки стали и производства проката, слежения за металлом на всех переделах производства, формирования базы данных по технологическим маршрутам обработки металла, анализа данных, выдачи отчетных документов;

на следующем уровне реализуются программы автоматизированного управления технологическими процессами и основными агрегатами (электродуговыми и термическими печами, машинами непрерывной разливки стали, прокатными клетями и т.д.);

на уровне базисной автоматизации решаются задачи локального управления и регулирования, а также сбора и первичной обработки информации о ходе технологического процесса и сопряжения с другими системами.

Интеграцию всех автоматизированных систем в единое информационное пространство обеспечивает отказоустойчивая и высокоскоростная корпоративная оптоволоконная сеть.

5.2.7 Персонал и управление

Центральное место в материальном стимулировании результатов труда занимает организация заработной платы. Организация заработной платы производится в соответствии с требованиями ряда объективных экономических законов (в частности, закона повышения производительности труда).

Статьей 132 КЗоТ закреплено положение о том, что размер оплаты труда работника зависит только от его личного трудового вклада, качества труда и не ограничивается максимум. На предприятиях и в организациях всех отраслей промышленности России действует государственный документ - "Единый тарифно-квалификационный справочник работ и профессий" (ЕТКС).

Организационная структура управления цехом окомкования и металлизации представлена на рис. 6.2.

5.2.8 Финансовый план

При определении экономического аспекта эффективности капитальных вложений должен достигаться наиболее полный учет затрат в основные и смежные производства, должна быть выявлена общая сумма эффекта от этих затрат как у производителя, так и у потребителя.

Общая экономическая эффективность определяется как отношение эффекта к капитальным затратам, вызвавшим этот эффект.

Сравнение различных вариантов инвестиционного проекта и выбор лучшего из них рекомендуется производить с использованием различных показателей, к которым относятся:

а) чистый дисконтированный доход (ЧДД) или интегральный эффект;

б) индекс доходности (ИД);

в) внутренняя норма дисконта (ВНД);

г) срок окупаемости;

Чистый дисконтированный доход -- превышение интегральных результатов над интегральными затратами. Определяется как сумма текущих эффектов за весь расчетный период, приведенная к начальному шагу.

Если в течение расчетного периода не происходит инфляционного изменения цен или расчет производится в базовых ценах, то величина ЧДД для постоянной нормы дисконта вычисляется по формуле:

(6.1)

где Дt -- результаты, достигаемые на t-ом шаге расчета;

Рt -- затраты, осуществляемые на том же шаге;

? - норма дисконта (?=0.18);

Дt - Рt - эффект достигаемый на t-ом шаге.

Если ЧДД инвестиционного проекта положителен, то проект является эффективным (при данной норме дисконта), и может рассматриваться вопрос о его принятии. Чем больше ЧДД, тем эффективнее проект. Если инвестиционный проект будет осуществлен при отрицательном ЧДД, инвестор понесет убытки (проект неэффективен).

Индекс доходности -- представляет собой отношение суммы приведенных эффектов к величине капитальных вложений:

(6.2)

Индекс доходности строится из тех же элементов, что и ЧДД. Если ЧДД положителен, то ИД > 1 и наоборот.

Внутренняя норма дисконта представляет собой ту норму дисконта ?, при которой значение приведенных эффектов равно приведенным капитальным вложениям.

ВНД является решением уравнения:

(6.3)

Расчет ЧДД инвестиционного проекта показывает, является ли он эффективным при некоторой заданной норме дисконта ; ВНД проекта определяется в процессе расчета и затем сравнивается с требуемой инвестором нормой дохода на вкладываемый капитал.

Срок окупаемости -- минимальный временной интервал (от начала осуществления проекта), за пределами которого интегральный эффект становится и в дальнейшем остается неотрицательным, т.е. это период (измеряемый в месяцах, кварталах или годах), начиная с которого первоначальные вложения и другие затраты, связанные с инвестиционным проектом, покрываются суммарными результатами его осуществления.

Внедрение разработанной системы управления ведет к повышению производительности шахтных печей. Расчет экономической эффективности будет производиться для повышения производительности на 0,2 % и снижения расхода природного газа на 0,1 % в год по мере улучшения функционирования системы, хотя по прогнозам эффект может быть значительно больше. В таблице 6.1 приведены себестоимости 1 т металлизованных окатышей до и после внедрения системы. До внедрения производительность одного модуля составляла 450 000 т. в год.

Таблица 6.3. Калькуляция себестоимости 1 т металлизованных окатышей до и после внедрения

Таким образом, при равномерной производительности один модуль произведёт 450 900 т. продукции за год внедрения системы, причём годовой доход при этом составит:

(544,95 - 537,39) 450900 = 3 423 532,5 руб.

Статьи капитальных затрат на создание системы управления приведены в таблице 6.4., а также приведены экономия от внедрения системы, затраты на ее внедрение и обслуживание в течение 5 лет. Зная экономию и затраты можно рассчитать ЧДД, ИД (см. таблицу 6.5.).

Срок окупаемости определяем по графику ЧДД (см. рис. 6.3).

Таблица 5.4. Статьи расходов и доходов на внедрение системы за 5 лет

Учитывая, что отделение цеха металлизации содержит 4 модуля прямого восстановления, получим:

Таблица 5.5. Показатели экономической эффективности

Анализируя график видно, что срок окупаемости составляет 1,2 года.

5.3 ВЫВОДЫ

Расчёты подтверждают высокую эффективность внедрения результатов проведённых исследований. Срок окупаемости затрат оказался достаточно коротким, а экономия средств, т.е. прибыль - высокая.

Высокий эффект достигается за счёт универсальности нейронных технологий, которые характеризуются:

высокой надёжностью;

быстродействием;

обучением;

Данные и другие свойства сказываются на повышении качества ведения процесса по мере внедрения системы. Если учитывать, что совершенствование систем способных к самообучнию бесконечно, то значит можно предположить, что и рост экономического эффекта тоже будет продолжаться достаточно долго.

6. ОХРАНА ТРУДА И ОКРУЖАЮЩЕЙ СРЕДЫ

6.1 ОСНОВНЫЕ ПОЛОЖЕНИЯ

6.1.1 Правовая база

Требования к охране труда и технике безопасности строго регламентированы набором законов и норм, к которым относятся:

Конституция Российской Федерации (статьи: 2, 7, 24, 37, 41, 42, 45, 60), Трудовой кодекс Российской Федерации, Федеральный Закон "О промышленной безопасности производственных объектов" от 20 июня 1997 года. Настоящий Федеральный закон устанавливает правовые основы регулирования отношений в области охраны труда между работодателями и работниками и направлен на создание условий труда, соответствующих требованиям сохранения жизни и здоровья работников в процессе трудовой деятельности, Закон Белгородской области от 5 апреля 1999 г.

Правовая основа вопросов охраны труда заложена в "Основах законодательства о труде" и "Основах законодательства о здравоохранении". Законодательными документами в области охраны труда являются государственные стандарты, правила и нормы, в которых содержатся конкретные требования по безопасности труда. Система стандартов безопасности труда (ССБТ) содержит государственные стандарты общих требований и нормы по видам опасных и вредных производственных факторов, и стандарты общих требований безопасности к производственному оборудованию, производственным процессам, средствам защиты работающих. Различают единые, межотраслевые и отраслевые правила и нормы по охране труда. Единые правила и нормы распространяются на все отрасли народного хозяйства, межотраслевые - только на отдельные виды производств, но в масштабах всей страны.

6.1.2 Понятия и термины

Охрана труда - это система законодательных актов и соответствующих им социально-экономических, технических, гигиенических и организационных мероприятий, обеспечивающих безопасность, сохранение здоровья и работоспособности человека в процессе труда.

Задача охраны труда - свести к минимуму вероятность поражения или заболевания работающего с одновременным обеспечением комфорта при максимальной производительности труда. Реальные производственные условия характеризуются, как правило, наличием некоторых производственных опасностей.

Условия труда - совокупность факторов, оказывающих воздействие на человека и результаты его труда. Одной из важнейших характеристик условий труда является наличие опасных и вредных производственных факторов.

Производственная опасность - это возможность воздействия на работающих опасных и вредных факторов.

Производственная санитария включает в себя комплекс организационных, гигиенических и санитарно-технических мероприятий и средств, предотвращающих воздействие на работающих вредных производственных факторов.

6.2 АНАЛИЗ УСЛОВИЙ ТРУДА

6.2.1 Опасные производственные факторы

К опасным производственным факторам относят такие, воздействие которых на работающего приводит к травме

пожароопасность

электрический ток

загазованность;

запыленность.

Пожаробезопасность

Противопожарная защита - это комплекс организационных и технических мероприятий, направленных на обеспечение предотвращения пожара, ограничение его распространения, а также создания условий для успешного тушения пожара.

Пожары в помещениях с автоматически работающими устройствами представляют собой достаточную опасность, так как сопряжены с большими потерями. Как известно, пожар может возникнуть при взаимодействии горючих веществ, окислителя и источника зажигания.

Одной из наиболее важных задач пожарной защиты является защита строительных помещений от разрушений и обеспечение их достаточной прочности в условиях воздействия высоких температур при пожаре. Учитывая высокую стоимость электронного оборудования, а также категорию его пожарной опасности, помещение для данного оборудования и части здания другого назначения, в которых предусмотрено размещение дорогостоящего оборудования, должны быть 1 и 2 степени огнестойкости.

К средствам тушения пожара, предназначенным для локализации небольших возгораний, относятся пожарные стволы, внутренние пожарные водопроводы, огнетушители, сухой песок, асбестовые одеяла и т. п.

Для тушения пожаров на начальных стадиях широко применяются огнетушители. По виду используемого огнетушащего вещества огнетушители подразделяются на следующие основные группы:

пенные огнетушители, которые применяются для тушения горящих жидкостей, различных материалов, конструктивных элементов и оборудования, кроме электрооборудования, находящегося под напряжением.

газовые и порошковые огнетушители применяются для тушения жидких и твердых веществ, а также электроустановок, находящихся под напряжением.

В помещениях с работающими электроустановками применяются, главным образом, углекислотные и порошковые огнетушители, достоинством которых является высокая эффективность тушения пожара, сохранность электронного оборудования, диэлектрические свойства углекислого газа и тушащего порошка, что позволяет использовать эти огнетушители даже в том случае, когда не удается обесточить электроустановку сразу.

Для обнаружения начальной стадии загорания и оповещения службы пожарной охраны используют системы автоматической пожарной сигнализации (АПС). Кроме того, они могут самостоятельно приводить в действие установки пожаротушения, когда пожар еще не достиг больших размеров. Помещение цеха оборудовано приточно-вытяжной вентиляцией.

К противопожарному инвентарю и устройствам должны предъявляться требования, установленные "Правилами пожарной безопасности":

весь пожарный инвентарь, противопожарное оборудование и первичные средства тушения пожара должны содержаться в исправном состоянии, находиться на видном месте, при надобности в любое время суток к ним должен быть обеспечен беспрепятственный доступ.

все стационарные и переносные средства пожаротушения должны периодически проверяться и испытываться.

Отверстия в перекрытиях, через которые проходят кабели или волноводы, должны быть плотно закрыты асбестом и герметизированы цементным раствором или другим несгораемым материалом.

Электрический ток

Современное производство характеризуется широким применением различных электроустановок. В этой связи большое значение в общей системе мероприятий по охране труда приобретают вопросы обеспечения электробезопасности. Электроустановки и их части должны быть выполнены таким образом, чтобы люди, обслуживающие их, не подвергались опасным и вредным воздействиям электрического тока и соответствовать требованиям электробезопасности в течение всего срока службы.

Одним из основных факторов риска в промышленных помещениях является опасность поражения технического персонала электрическим током. Напряжение питающей сети 220/380В - напряжение опасное для человеческой жизни. Поэтому следует провести заземление внутри помещения и заземлить металлические корпуса элементов установки. Для выделения электроопасных участков помещения следует окрасить шину заземления в соответствии с ГОСТом рядом с розетками, к которым подведено напряжение 220/380В и нанести красной краской надпись: "220 V" или "380 V". При дальнейшей эксплуатации своевременно производить проверку контура заземления.

Загазованность

В реформере из смеси технологического и природного газов производится конвертированный газ, который используется в шахтной печи для восстановления оксидов железа. Во всех вышеперечисленных газах присутствуют такие компоненты: метан (СН4), диоксид углерода (СО2), водород (Н2), оксид углерода (СО), азот (N2), вода (Н2О) и кислород (О2). Также в дымовых газах присутствуют окислы азота (NО2) и незначительное содержание сернистых соединений (SО2 и SО3).

Наибольшую опасность представляют такие газообразные компоненты как: метан, водород, оксид азота и оксид углерода.

Метан (94 %) содержится в природном газе, который применяется как для производства восстановительного газа, так и для отопления реформера.

Природный газ не имеет запаха, цвета, вкуса, легче воздуха в 1,72 раза. При взаимодействии с кислородом образует взрывоопасные смеси. На человека действует удушающе. Содержание природного газа свыше 10 % в замкнутом пространстве может привести к смерти от недостатка воздуха. Для придания запаха в природный газ добавляют этилмеркаптан (16 г на 1000 м3).

Водород - газ без цвета и запаха. Основная опасность этого элемента состоит в том, что при контакте с окислителем образуется взрывоопасная смесь, которая при определенных условиях может воспламениться. Для предотвращения образования таких смесей предусматривается продувка трубопроводов инертным газом с целью вытеснения газов, представляющих опасность.

Диоксид азота при обычной температуре и большой концентрации - это пары красно-бурого цвета, которые образуются при окислении NО. NО2 хорошо растворяется в воде с образованием азотной кислоты (НNО3), которая обладает резким удушливым запахом. ПДК разовая и среднесуточная равна 0,085 мг/м3.

NО2 при вдыхании образует в организме азотную и азотистую кислоты. В дыхательных путях эти кислоты соединяются с щелочами тканей и в результате образуются нитраты и нитриты, которые и оказывают раздражающие действия (расширяют сосуды, снижают кровяное давление). При систематическом воздействии окислов азота наблюдается заболевание бронхитами, желудочно-кишечными болезнями, разрушение зубов.

Оксид углерода - ядовитый газ, не обладает цветом, вкусом, запахом, не раздражает слизистых оболочек. Обладает сильным удушающим действием на человека. При концентрации СО в количестве 20 мг/м3 вызывает нарушение жизнедеятельности.

В цехе металлизации производится постоянный контроль на присутствие опасных для здоровья газов в административно-бытовых помещениях, а так же систематические отборы проб на содержание СО на рабочих местах, даже если они находятся на открытом воздухе.

Лица, работающие в газоопасных местах должны пользоваться противогазами.

Запыленность

Пыль - вид аэрозоля, дисперсная система, состоящая из мелких твердых частиц, находящихся во взвешенном состоянии в газовой среде. Пыль отрицательно влияет на организм человека.

Под воздействием пыли могут возникать такие заболевания, как экземы, дерматиты, конъюнктивиты и др. Чем мельче пыль, тем она опаснее для человека. При попадании в легкие при дыхании пыль задерживается в них и может стать причиной заболевания. Существует три пути проникновения пыли в организм человека: через органы дыхания, желудочно-кишечный тракт и кожу. Помимо этого пыль ухудшает видимость на рабочих площадках, снижает светоотдачу осветительных приборов, повышает абразивный износ трущихся деталей машин и механизмов.

Пыль образуется вследствие дробления и истирания исходных материалов и полуфабрикатов, при транспортировке (в местах перегрузки) и складировании окатышей. Основным источником образования пыли в цехе металлизации является шахтная печь. В ней происходит выделение пыли в местах загрузки окисленных и выгрузки металлизованных окатышей, и на маятниковом питателе.

С целью уменьшения попадания пыли в атмосферу и производственные помещения места разгрузок и выгрузок герметично закрываются защитными укрытиями и кожухами, которые подключаются к технологическим аспирационным установкам для отсоса и очистки запыленного воздуха.

Для очистки аспирационного воздуха от пыли используются мокрые пылеотделители - центробежные скрубберы. Степень очистки воздуха достигается очень высокая: от 87,5 до 97,38 %.

6.2.2 Вредные производственные факторы

К вредным производственным факторам относятся такие, воздействие которых на работающего приводит к заболеванию:

шум;

вибрация.

Шум и вибрация

Шум естественным образом сопутствует технологическому процессу цеха металлизации. Его источниками являются электродвигатели, компрессоры и т.д.

Вибрация - ощущаемые человеческим организмом низкочастотные колебания твердых тел.

Повышение уровня шума на рабочих местах неблагоприятно сказывается на организме человека и результатах его деятельности. При длительном воздействии шума снижается острота слуха, изменяется кровяное давление, ослабляется внимание, ухудшается зрение, происходят изменения в двигательных центрах, вызывающие нарушение координации движений. Увеличение шума с 76 до 96 дБ снижает производительность физического труда на 20 - 22 %, а умственного - более чем на 40 %. Значительно увеличивается расход энергии при одинаковой физической нагрузке. Интенсивный шум, и в особенности вибрация, являются причиной патологических изменений сердечно-сосудистой системы, желудка и ряда других функциональных нарушений в организме человека. Мерами по снижению и ликвидации неблагоприятного воздействия повышенного уровня шума и вибрации на организм человека являются:

своевременное техническое обслуживание и ремонт оборудования и других источников шума и вибрации (снижение трения, устранение соударений и дисбаланса движущихся масс);

использование звукоизолирующих и звукопоглощающих материалов;

использование средств индивидуальной защиты (противошумные вкладыши "Беруши", наушники и шлемы).

6.3 ОКРУЖАЮЩЕЙ СРЕДЫ

6.3.1 Характеристика выбросов цеха металлизации

После ввода в действие цеха металлизации его установки газоочистки работают удовлетворительно. Пыль в атмосферу попадает с дымовыми газами и с аспирационным газом от скруббера с радиальной подачей воды, очищающего газы из разгрузочного устройства шахтной печи. Благодаря хорошей работе скруббера колошникового газа запыленность последнего снижается с 1,7 г/м3 до 4 мг/м3 и выбросы пыли в атмосферу из дымовой трубы составляют 10 кг/сут.

В скруббере с радиальной подачей воды аспирационный газ очищается от 12 13 г/м3 до 70 80 мг/м3 и выбросы пыли в атмосферу составляют 120 кг/сут. Всю уловленную пыль (25 т/сут) подают в сгуститель отделения окомкования и используют для производства окисленных окатышей. Кроме пыли в отделении металлизации выбрасывается в атмосферу в сутки до 600 кг оксида углерода и 350 кг оксидов азота. Анализ дымовых газов показал очень малое содержание в них сернистых соединений.

6.3.2 Влияния производства на экологию

Производство металлизованных окатышей - процесс, сопровождающийся образованием различной пыли и газов, которые загрязняют атмосферу. Поэтому на ОЭМК в управлении главного энергетика (УГЭ) создана лаборатория защиты воздушного и водного бассейна, которая осуществляет контроль за количеством выбросов.

Так как рабочее место оператора пульта управления находится в кондиционированном помещении, защищенном от пыли, шума, тепловых излучений, вредное влияние выбросов на организм человека не рассматривается.

6.4 ОХРАНА ТРУДА

6.4.1 Общие положения

Для работы на предприятиях черной металлургии допускаются лица не моложе 18 лет и прошедшие медицинское освидетельствование. Инженерно-технические работники и рабочие, вновь поступающие на работу, а также учащиеся и студенты, прибывшие на производственное обучение или практику, должны пройти вводный инструктаж в кабинете охраны труда.

Вводный инструктаж должен проводиться по программе, разработанной с учетом требований системы стандартов безопасности труда (ССБТ), всех особенностей производства и утвержденной главным инженером предприятия. О проведении вводного инструктажа должна быть сделана запись в журнале регистрации вводного инструктажа (личной карточке инструктажа). В журнале (карточке) расписывается лицо, прошедшее инструктаж, и лицо, проводившее его. Все рабочие, вновь принятые на работу, или переведенные из одного цеха в другой перед допуском к работе должны непосредственно на рабочем месте пройти первичный инструктаж по безопасным методам работы.

К самостоятельной работе у печей, металлургических агрегатов и машин, к обслуживанию и ремонту систем охлаждения печей, газо- и кислородопроводов, газового и кислородного оборудования, машин и механизмов по производству газосварочных работ допускаются рабочие, прошедшие соответствующую подготовку, сдавшие экзамен и получившие удостоверение.

Рабочие не реже одного раза в квартал должны проходить повторный инструктаж по безопасным методам работы.

Внеплановый инструктаж рабочих должен проводиться в случаях:

ввода в действие новых или переработанных в установленном порядке инструкций по безопасности труда;

нарушения рабочими инструкций по безопасности труда;

перевода на временную работу, требующую дополнительных знаний;

перерыва в работе более 30 календарных дней.

Данные о проведении инструктажей (первичного, повторного, внепланового) должны заноситься в журнал регистрации инструктажа на рабочем месте. В журнале расписывается рабочий, прошедший инструктаж, и лицо, проводившее его, при этом указывается наименование или номер инструкции, по которой был проинструктирован рабочий.

Рабочие не реже одного раза в год должны проходить проверку знаний инструкций по безопасности труда в комиссиях, назначаемых начальником цеха. Результаты проверки должны оформляться протоколом и заноситься в журнал регистрации инструктажа на рабочем месте.

6.4.2 Безопасность технологического процесса

Безопасное ведение процесса металлизации обеспечивается за счет применения автоматического регулирования, дистанционного управления и надежной системы сигнализации. Для улучшения условий труда предусматривается механизация всех технологических процессов и транспорта.

6.4.3 Вредные факторы при управлении процессом

В процессах управления большое значение имеют движение информации и переработка. Основные задачи оператора - контроль за работой системы управления, предупреждения аварий, выявление возникающих неисправностей.

Для управления процессом необходимо воспринимать и перерабатывать большой объем информации, в результате чего оператор испытывает нервные перенапряжения.

Оценка способности оператора к переработке информации иллюстрируется графиком на рис. 7.1. Оптимальное количество информации для человека составляет 0,1 - 5,6 бит/с (бит - единица количества информации, получаемой при осуществлении одного из двух равновероятных событий, т.е. является двоичной единицей информации). Увеличение количества информации снижает скорость ее приема, оператор начинает ошибаться в приеме входных сигналов и искажать их сам. Уменьшение потока информации приводит к тому, что в результате монотонности и бедности внешних воздействий могут возникнуть явления, сходные с переутомлением: увеличивается число ошибок, снижается эмоциональный тонус.

Рис. 7.1 Оценка способности оператора к переработке информации:

Рпр - скорость приема информации;

Рпер - скорость переработки информации.

Управление машиной будет надежным и эффективным, в том случае, когда информация, поступающая от машины и требующая активной переработки, будет соответствовать пропускной способности человека 72 бит/с.

Так применение интеллектуальной системы автоматического управления поможет свести влияние этого вредного фактора к минимуму, поскольку возьмёт на себя практически всю работу по анализу и управлению.

6.4.4 Рабочее место оператора

Обеспечение рабочему условий высокопроизводительного и безопасного труда заключается в согласовании характеристик человека и машины, в соответствующей организации рабочего места и создании нормальных, здоровых условий труда.

Рабочим местом считается место постоянного или периодического пребывания работающего для наблюдения и ведения производственных процессов. Организация рабочего места заключается в выборе рабочей позы, определении рабочих зон и размещении органов управления и отображения.

В связи с автоматизацией работы позы становятся статичными, т.е. человек сидит у пульта управления в малоподвижной позе. Лишение рабочего двигательной активности вызывает утомление, поэтому особое значение приобретают специальные физические упражнения, снижающие его.

Часть пространства рабочего места, в котором осуществляются трудовые процессы, может быть разделена на зоны. Если рассмотреть, к примеру, сидячую рабочую позу, то положение сидя может стать наилучшим только при условии, если рабочая зона правильно сконструирована.

Правильное конструирование рабочих зон, прежде всего, заключается в строгом соответствии их оптимальному полю зрения оператора. Рабочая зона определяется дугами, которые может описать рука, поворачивающаяся в плече или в локте на уровне рабочей поверхности, а движением рук управляет мозг человека в соответствии с коррекцией глаз.

6.4.5 Расчет освещенности рабочего места оператора

Одним из важнейших параметров производственной обстановки является освещение. Рациональное освещение обеспечивает достаточные условия для осуществления работающими своих функциональных обязанностей. Плохое освещение не позволяет воспринимать необходимую информацию, вызывает напряжение нервной системы и может привести к ошибочным действиям.

К освещению производственных помещений предъявляются следующие требования: обеспечение достаточной освещенности на рабочих поверхностях, высокое качество, надежность, удобство управления и обслуживания, экономичность сооружения и эксплуатации, обеспечение пожарной и электробезопасности.

Достаточная освещенность на рабочих поверхностях обеспечивается выполнением нормативных требований, устанавливающих нормы освещенности в зависимости от характеристики зрительной работы, определяемой степенью ее точности, т.е. объектом различения. СниП II-4-79 "Естественное и искусственное освещение" предусматривает нормативы освещенности для восьми разрядов зрительной работы.

Наименьший размер объекта различения на рабочем месте оператора пульта управления - 1-5 мм, поэтому характеристика зрительной работы относится к V разряду - "Малой точности" (норма общей освещенности на рабочих местах - 200 лк).

Помещения, в которых расположены пульты управления, не имеют оконных проемов, чтобы защитить оборудование от вредного воздействия пыли. Поэтому освещение в помещении полностью искусственное.

Для освещения помещений применяют газоразрядные лампы низкого и высокого давления - люминесцентные, металлогалогенные, натриевые, ксеноновые, ДРЛ.

При освещении помещений газоразрядными лампами, питаемыми переменным током промышленной частоты (50 Гц), возможна пульсация освещенности. В этом случае допускается значение коэффициента пульсации 20%. Для снижения величины колебаний светового потока люминесцентных ламп используют следующие схемы включения: соседние лампы (или светильники) включают в разные фазы трехфазной электрической сети, применяют специальные двухламповые схемы с искусственным сдвигом фаз при помощи конденсатора, включенного в цепь одной из пары ламп.

Коэффициент пульсации освещенности - критерий оценки относительной глубины колебаний освещенности в результате изменения во времени светового потока газоразрядных ламп при питании их переменным током.

Под показателем дискомфорта принимают критерий оценки дискомфортной блескости, вызывающий неприятное ощущение при неравномерном распределении яркостей в поле зрения.

Определяем количество светильников общего освещения люминесцентными лампами:

(7.1)

где Е - нормируемая освещенность, 200лк;

S - площадь помещения, 100 м2;

kз - коэффициент запаса, 1,3;

Fл - световой поток лампы, 2600 лм;

- коэффициент использования светового потока, 1;

z - поправочный коэффициент, 0,85;

n - количество ламп в светильнике, 1.

Для получения равномерной горизонтальной освещенности светильники с люминесцентными лампами располагаем сплошными рядами вдоль длинной стороны помещения и принимаем необходимые для уровня освещенности 200 лк расстояния между центрами светильников и рядами светильников.

Согласно ГОСТ 13828-74 выбираем тип люминесцентной лампы ЛБ и расстояние между центрами светильников в ряду: L = 3,3 м.

Число светильников в ряду: М = В/L = 20/3,3 = 6.

Число рядов: m = N/M = 12/6 = 2.

Используя данные ГОСТ 16354-70, выбираем тип и мощность одной лампы: ПВЛ1-2х40.

ВЫВОДЫ

Совершенная интеллектуальная система управления, которая предлагается в дипломной работе, сводит к минимуму возможность возникновения взрывов, пожаров и других аварий, а также влияние вредных факторов на оператора. Только при нарушении правил техники безопасности жизнь и здоровье людей могут быть под угрозой.

Страницы: 1, 2, 3, 4, 5