Управление производительностью локальных систем очистки воздуха рабочей зоны

В данном проекте решался вопрос повышения производительности локальных систем очистки воздуха рабочей зоны посредством изменения сечения трубопроводов с помощью заслонок в автоматическом и неавтоматическом режимах, а также увеличение эффективности использования энергии.

Конечной целью проекта является повышение показателей качества технологических процессов обработки резанием, характеризующих воздействия этих процессов на окружающую среду и человека и проявляемых в виде загрязнения воздуха рабочей зоны при реализации этих технологических процессов, т.е. в конечном итоге повышение конкурентоспособности этих технологических процессов. Непосредственной целью проекта является повышение производительности систем очистки воздуха рабочей зоны от взвесей-примесей и продуктов теплового разложения смазочно-охлаждающих жидкостей при реализации технологических процессов. Повышение производительности обеспечивается за счет перераспределения энергии воздушных потоков в трубопроводах систем очистки воздуха в зависимости от реальных загрязнений воздуха рабочей зоны технологического оборудования.

В проекте решается проблема повышения эффективности локальных систем очистки воздуха рабочей зоны от взвесей-примесей, образуемых при реализации технологического процесса (например, процесса шлифования, фрезерования, точения, сверления и др.), а также от продуктов термодеструкции жидких СОТС, применяемых при реализации этих процессов. Повышение производительности обеспечивается за счет перераспределения воздушных потоков каждого локального очистного устройства в зависимости от реальных загрязнений воздуха рабочей зоны при реализации технологических процессов обработки резанием.

Как показал анализ технологических процессов обработки резанием, загрязнение воздуха рабочей зоны не является одинаковым для каждого станка. Оно зависит от вида технологического процесса (шлифование, фрезерование, точение, сверление и др.), от режимов обработки (скорость резания, скорость подачи, глубина резания), от материала заготовки, от применения или не применения жидких СОТС при реализации технологического процесса, от состава этих СОТС. Все это требует управления в автоматическом или неавтоматическом режимах эффективностью работы каждого локального очистного устройства в зависимости от реального загрязнения воздуха рабочей зоны.

Положительный эффект от реализации результатов Проекта обеспечивается за счет модернизации существующих на производстве аддитивных систем очистки воздуха рабочей зоны.

Эта модернизация обеспечивается за счет установления подвижных заслонок в трубопровод каждой локальной системы очистки рабочей зоны. В случае автоматического управления перераспределения воздушных потоков необходимо связать эти заслонки с дискретным автоматизированным электроприводом, в обратную связь которого необходимо включить датчики определения концентраций загрязнения воздуха рабочей зоны.

Управление (автоматическое и неавтоматическое) перераспределением энергии воздушных потоков позволяет обеспечить более интенсивную очистку воздуха рабочей зоны при реализации технологического процесса обработки резанием.

В ходе выполнения работ над проектом был создан макет устройства, обеспечивающего эффективность очистки воздуха рабочей зоны в зависимости от реальных загрязнений при реализации технологического процесса (фотография макета представлена в презентации).

 В созданном макете - управление производительностью осуществляется посредством перераспределения воздушных потоков каждого локального очистного устройства. Это перераспределение обеспечивается изменением площади сечения трубопровода посредством перемещения заслонки в неавтоматическом режиме, что позволило изменять производительность каждого локального устройства – при незначительных загрязнениях сечение трубопровода уменьшается, что увеличивает величину воздушного потока в других трубопроводах, где концентрация загрязняющих веществ выше. При этом суммарный воздушный поток за счет реализации схемы построения очистных систем остается неизменным, что позволяет обеспечивать постоянные характеристики системы всасывания воздуха и его очистки перед выбросом в атмосферу.

Проведенные  экспериментальные исследования показали достоверность разработанной методики повышения эффективности очистки воздуха рабочей зоны посредством перераспределения воздушных потоков в каждой из локальных систем очистки (результаты экспериментальных исследований приведены в Презентации). Кроме того разработанный и изготовленный макет используется в лабораторном практикуме по дисциплине «Инженерно-экологическое обеспечение технологических процессов».

Новизна предложенного метода повышения производительности систем очистки воздуха рабочей зоны заключается в:

• установлении количественной и качественной взаимосвязей между производительностью локальных устройств очистки, сечением трубопровода и реальной концентрацией загрязнений в воздухе рабочей зоны;
• алгоритме реализации управления эффективности систем очистки посредством перераспределение воздушных потоков локальных систем очистки воздуха рабочей зоны;
• методике управления производительностью локальной системы очистки как в автоматическом, так и неавтоматическом режимах.

            Предложенное техническое решение повышения производительности систем очистки воздуха рабочей зоны представляет собой новое решение актуальной задачи, заключающейся в изменении производительности каждого локального очистного устройства в зависимости от реальной концентрации загрязнении в воздухе рабочей зоны каждого станка без изменения других характеристик системы очистки воздуха.

            С технической точки зрения новизна разработки заключается в управлении перераспределением воздушных потоков воздуха в каждом локальном устройстве очистки посредством изменения площади сечения его трубопровода в зависимости от реальной концентрации вредных веществ в рабочей зоне.

 

Базров Б.М.. Основы технологии машиностроения. Учебник для ВТУЗов. Машиностроение 2005г. 736c .;
Девисилов В.А. Охрана труда. Учебник для ВУЗов. ФОРУМ: ИНФРА-М. 2004г. 400с.;
Иванова Н. А. Минимизация химического загрязнения как один из способов обеспечения экологической безопасности технологических процессов с применением СОТС// Безопасность жизнедеятельности, №6 2006г. с. 16-20.;
Рябов С. А., Иванова Н. А.: Основные причины возникновения превышений значений производственных факторов на рабочих и учебных местах. “Безопасность жизнедеятельности” №2, 2012г . c.18-22.;
L.E. Shvartsburg, N.A. Ivаnоvа, S.A. Ryabov, T. Zaborowski. Chemical contaminations in a process of polishing with an implementation of liquid LCTS. LIFE SCIENCE JOURNAL, No 11(10s), ISSN:1097-8135, 2014, pp.228-230.

This project addresses the issue of increasing the performance of local systems of working area air purification by means of pipelines section changes via flaps in automatic and manual mode, as well as increasing energy efficiency.