Анализ отечественных систем диагностики прямолинейности рельсов

Дипломная работа Анализ отечественных систем диагностики прямолинейности рельсов

1.Общая часть

1.1 Краткое описание рельсобалочного цеха

1.1.1 Выплавка металла и разогрев заготовок

1.1.2 Рельсобалочный стан

1.1.3 Рельсоотделка

1.2 Причины искривления рельсов в процессе изготовления и пути их устранения

2 Специальная часть

2.1 Обзор установок контроля прямолинейности рельсов

2.1.1 «Станция замера криволинейности NDT-VHSM-82 239−02»

2.1.2 Установка контроля кривизны рельса, работающая по методу «Сравнивающей линейки»

2.1.3 Оптическая установка контроля прямолинености рельсов

2.1.4 Установка «Днепрчерметавтоматики»

2.1.5 Установка «Элекон»

2.2 Сравнительный анализ методов контроля

2.3 Описание действующей на ОАО «ЕВРАЗ ЗСМК» системы

2.3.1 Состав устройства.

2.3.2 Устройство и работа составных частей

2.3.3 Общий принцип работы устройства

2.3.4 Указание мер безопасности

2.3.5 Подготовка устройства к работе

2.3.6 Порядок работы

2.3.7 Проверка технического состояния и обслуживание

2.3.8 Нормы расхода материала

3. Экономическая часть

3.1 Расчёт численности слесарей КИП и А

3.2. Расчёт заработной платы слесарей

4. Экономика производтва

4.1.Расчёт себестоимости одной УПЕ

4.2. Расчет затрат на эксплуатацию оборудования

5 БЕЗОПАСНОСТЬ И ЭКОЛОГИЧНОСТЬ

5.1 Безопасность

5.1.1 Анализ условий труда

5.1.2 Мероприятия по электробезопасности

5.1.3 Пожарная безопасность

5.2 Экологичность

ЛИТЕРАТУРА

рельсобалочный цех контроль прямолинейность рельсы

Введение

Развитие железнодорожного транспорта, а следовательно повышение скорости и грузонапряженности приводит к нелинейному росту динамических нагрузок на верхнее строение пути, одним из важнейших компонентов которого является железнодорожный рельс. В отличие от элементов подвижного состава, рельс, как элемент системы безопасности, не поддается резервированию — это было бы слишком обременительно в экономическом плане. Поэтому во всем мире решение проблем надежности рельсов выполняют комплексно, одновременно по нескольким направлениям:

— непрерывное наблюдение за состоянием рельсов в ходе эксплуатации с целью выявления и изъятия т.н. остро-дефектных рельсов;

— периодическая шлифовка и смазка поверхности катания рельса непосредственно в пути для снятия поверхностных дефектов на этапе их зарождения;

— улучшение качества рельсовой стали и упрочнение готового проката на этапе производства с целью повышения эксплуатационной надежности;

— ужесточение выходного контроля на заводе-изготовителе для выявления возможных дефектов металлургического и прокатного происхождения, которые могут привести к разрушению рельса в ходе его эксплуатации.

Следует отметить, что два последних направления, с появлением жесточайшей конкуренцией среди производителей рельсовой продукции, начинают выходить на передний план. Любая страна, имеющая мало-мальски развитую сеть железных дорог, старается произвести рельсы у себя и, естественно, выйти с этой продукцией на мировой рынок.

Действительно, высокая себестоимость рельсового проката, вызванная в свою очередь многочисленными, чрезвычайно жесткими требованиями к параметрам конечного продукта, заставляют потребителя рельсов с максимальной осторожностью выбирать поставщика, опираясь, как правило, на оптимальность соотношения «цена-качество». При этом появляется естественное и законное требование покупателя — качество каждого рельса должно быть объективно гарантировано как организационным (например, по европейской системе качества ISO-9000), так и техническим обеспечением (средствами неразрушающего контроля).

Что же должно входить по европейским нормам в стандартный пакет средств комплексного неразрушающего контроля рельсов при их производстве? Итак, полный набор включает в себя 5 компонентов:

Многоканальную установку ультразвукового контроля (УЗК) для выявления внутренних дефектов по всему сечению рельса (обязательно).

Установку контроля прямолинейности рельса (обязательно).

Установку вихретокового контроля (ВТК) поверхностных дефектов (обязательно).

Установку для контроля профиля или размеров поперечного сечения рельсов (желательно).

Систему «верхнего уровня» для выдачи обобщающего сертификата на каждый рельс по результатам всех видов контроля (обязательно).

Дипломная работа посвящена вопросу проведения анализа отечественных систем диагностики прямолинейности рельсов.

При выполнении работы были использованы материалы, а также оперативные данные представленные начальником участка автоматизированного неразрушающего контроля М. М. Мамонтов.

1.Общая часть

1.1 Краткое описание рельсобалочного цеха

Прокатное производство является завершающим звеном металлургического цикла. В современных прокатных цехах технологические операции осуществляются по поточному и непрерывному принципам, позволяющим широко применять комплексную механизацию и автоматизацию. Поэтому механическое оборудование прокатных цехов является весьма сложным и разнообразным по назначению и конструкции.

Рельсобалочные цехи выпускают в основном железнодорожные рельсы типа P50, P65, OP50, OP65, швеллеры в термообработаном виде. Однако на рельсобалочных станах прокатывают также и другие сортовые профили: уголки, шпунты для гидросооружений, круглую заготовку и так далее.

Для прокатки этих профилей в цехе установлен рельсобалочный стан и соответствующие нагревательные печи и устройства для термической обработки и закалки концов рельсов.

Рисунок 1 -Блок-схема прокатного производства.

1.1.1 Выплавка металла и разогрев заготовок

В ЭСПЦ металл выплавляют в дуговых сталеплавильных печах, затем осуществляют внепечную доводку металла в АКОС или вакууматоре, а далее разливают в МНЛЗ (машина непрерывного литья заготовок), заготовка прямоугольного сечения поступает для нагрева на печи стана 500, а затем на печи Сименса. В печах Сименса заготовки подогревают для выравнивания температуры по сечению.

Рисунок 2 -Блок-схема выплавки металла и разогрева заготовок.

1.1.2 Рельсобалочный стан

Техническая характеристика стана:

Тип стана — линейный.

Число линий — три.

Число клетей — шесть, в том числе линия BD1−2 -две клети, линия стана «Тандем» — три клети (UR, E, UF), отдельно стоящая клеть

U0.

Система клетей:

— обжимные клети BD — дуо реверсивные; изготовитель фирма

«SMS Meer»;

— универсальная клеть UR реверсивная; изготовитель «SMS

Meer";

— эджерная клеть E реверсивная; изготовитель «SMS Meer»;

— универсальная клеть UF реверсивная; изготовитель «SMS

Meer";

— универсальная отдельно стоящая клеть U0 реверсивная; изготовитель «SMS Meer» (используется основном для прокатки рельсов) для скоростного совмещённого движения);

Прокатка профилей Р65, Р65К, Р50, ОР65, ОР50, ОР43,

РК65, 49Е1, 54Е1, 60Е1производится с применением гидросбива печной окалины перед клетью BD1 и гидросбива вторичной окалины перед клетями линии стана «Тандем»

Рисунок 3 -Блок-схема рельсобалочного стана.

После прокатки на пилах горячей резки, рельс может быть порезан на четыре рельса по 25 метров, они в сыром виде идут на контроль в ТООЗ.

Сто метровые же рельсы, подвергаются дифференциальной закалке.

В отличие от объемной закалки, дифференциальная производится нагретым до высокой температуры воздухом под давлением. В печах дифференциальной закалки, производится термоупрочнение только головки рельса.

1.1.3 Рельсоотделка

Медленно охлажденные рельсы имеют стрелу прогиба 50−200 мм. Их правят на ролеправильном комплексе (РПК) и дополнительно на штемпельных прессах.

Правку по вертикальной плоскости осуществляют два три нижних и три верхних ролика. Которые создают давление, прогиб при котором равен 3−4 миллиметрам.

Правку в горизонтальной плоскости (усреднение серповидности) осуществляют шесть горизонтальных роликов. В процессе правки в рельсах возникает напряжение, несколько превышающие предел упругости стали. Лишь остаточные деформации, создаваемые роликами, делают рельс прямым.

В результате правки на РПК концевая часть рельса длинной 700 мм, не подвергается правке, а зона, находящаяся в пределах 700−1500 мм, выправляется частично. После правки рельс поступает на линию неразрушающего контроля ЛНК-100, где контролируется прямолинейность рельса установкой «Элекон-42», качество макроструктуры металла в зоне, ограниченной толщиной шейки и головки. А также производится контроль поверхности рельса на установке Вихретокового контроля. После проверки рельс пускают под пресс для правки концов. Выправленные рельсы поступают на сверлильно-фрезерные группы станков, где подгоняют рельс по длине, и производят сверление болтовых отверстий и фрезерование торцов.

Рисунок 4 -Блок-схема рельсоотделки.

1.2 Причины искривления рельсов в процессе изготовления и пути их устранения

Требования к выпускаемой продукции становятся все жестче, рельсы становятся дороже, а брак в продукции несет убытки комбинату. Рельсы должны удовлетворять многим требованиям, включая в том числе такие как прямолинейность и отсутствие внутренних дефектов. Так как повышение скорости движения поездов с 60 до 140 км/ч при наличии неровности 2 мм вызывает увеличение ускорения неподрессорных масс с 10 до 17g (g = 9,8 м/с²) Таким образом представляется необходимым решать задачу минимизации местных искривлений на рельсе при оптимальных затратах. Значительные потери производства рельсов происходят из-за неудовлетворительной прямолинейности.

Наблюдаются следующие виды неровностей рельсов, образующихся в процессе производства:

Местная продольная кривизна по поверхности катания в горизонтальной и вертикальной плоскостях.

искривление концов в горизонтальной и вертикальной плоскостях.

общее искривление по всей длине в вертикальной плоскости.

Основными технологическими факторами, определяющими прямолинейность рельсов, являются режимы прокатки и отделки. Оба эти параметра взаимообусловлены и взаимосвязаны, поэтому рассмотрение формирования одного из них необходимо производить с учётом другого. При этом необходимо учитывать отсутствие инструментария для оперативного контроля и измерения технологических режимов в реальном масштабе времени.

Искривление — результат упругопластических деформаций и вызывается следующими условиями:

неравномерность распределения пластической деформации при обработке металла давлением и возникновении при этом остаточных напряжений.

температурные напряжения при нагреве и охлаждении, зависящие от геометрии профиля.

напряжения, возникающие при фазовых превращениях, протекающих в объёме материала.

остаточные напряжения, возникающие от неравномерности деформации при термообработке в результате различия коэффициентов линейного расширения структурных составляющих.

режимы отделки изделий, ведущие к образованию локальных неровностей.

Одной из причин образования концевой кривизны считается порезка на дисковых пилах горячей резки. Подпор участка среза даёт эффект в 20−25%.

Получение стабильных показателей прямолинейности перед термообработкой позволяет получить столь же стабильные показатели и после закалки.

Из всего выше сказанного можно выделить 3 причины появления этих искривлений:

«Горячекатаная» волна связана с прокаткой рельсов на стане от того, как «эллипсуют» калибры на прокатном стане, данная волна будет «впечатана» в рельс.

Искривления, появляющиеся после прокатки. Например, во время отрезки рельса на мерные длины пилами, во время поперечных сталкиваний шлепперами на холодильниках, во время кантовки и укладки в короба.

Причина, которая может внести существенные искривления — правка на ролеправильных машинах (РПМ), несмотря на то, что ролеправильная машина предназначена для правки рельса. В связи с тем, что она не идеальна, у нее ярко выраженная периодичность (во первых, ролики установлены периодично, с определенным шагом, во вторых, сам ролик имеет цикл вращения), следовательно, ролеправильная машина может вносить и вносит определенные искажения в профиль рельса.

Анализ дефектности рельсов производства КМК за 10 лет (1981;1991 г.) и ЕВРАЗ ЗСМК показал, что одной из основных причин перевода рельсов во второй класс и повторный передел их является общая и концевая криволинейность.

класс — 83,4% от всех рельсов.

класс — 13,37%.

класс — 0,10%.

Перевод во второй класс по причинам:

— забраковано0,30%

— по твёрдости0,10%

— по ударной вязкости0,93%

— по длине 7,83%

— по концевой кривизне4,53%

Передел по причинам:

— возврат на повторную плавку 16,54%

из них — по общей кривизне 6,49%

— по концевой кривизне 10,05%

— задержано по длине 0,37%

— повторный отпуск из-за высокого уровня остаточного напряжения 0,62%

— высокий отпуск 0,25%

Как видно из данных показателей весьма значительные потери производства рельсов происходят из-за неудовлетворительной прямолинейности.

Для устранения выявленных причин искривления рельсов необходимо провести замену электродвигателей привода рольгангов на более скоростные. Таким образом удастся выровнять скоростные режимы прокатки и транспортировки рельсов.

1.3 ГОСТ на прямолинейность рельсов

В соответствии с ГОСТ 24 182–80 для рельсов первого сорта допускается кривизна со стрелой прогиба f (не более 1/2200 длины, т. е. при длине рельса l = 12.5м f_max =5,68 мм, при l =25м f_max =11,36 мм). Одиночная местная деформация или неровности не допускаются более 0,5 мм на базе 1 м, концевые искривления рельсов без болтовых отверстий на базе 1 м f_max =0,5 мм, с болтовыми отверстиями: в горизонтальной плоскости f_max = 1,0 мм, в вертикальной f_max = 0,5 мм.

2 Специальная часть

2.1 Обзор установок контроля прямолинейности рельсов

Наиболее старый, но до сих пор применяемый способ измерения прямолинейности, основан на использовании натянутой двумя свешивающимися грузами струны, по отношению, к которой и определяются величины стрел и прогиба. Метод неточен и трудоемок. Концевая кривизна и местные неровности на некоторых заводах измеряются с помощью метровой линейки, снабженной стрелочными механическими индикаторами.

Взамен им разработаны более точные методы, использующие различные физические явления и характеристики металла. Широко применяют оптический и лазерный способы. Сущность оптического метода сводится к тому, что направленный на контролируемую поверхность под определенным углом острый луч света отражается и улавливается фотопреобразователем; при смещении отражающей поверхности вследствие неровностей или кривизны величина отраженной энергии изменяется и соответственно изменяется сигнал фотопреобразователя. С помощью электронных и записывающих блоков аналоговый сигнал преобразуется в цифровую форму, а также фиксируется на самописце; отклонения от нормы запоминаются.

2.1.1 «Станция замера криволинейности NDT-VHSM-82 239−02»

Линия контроля и измерения рельсов для НКМК представляет собой высоко-технологичную автоматизированную линию контроля. Эта линия разделена на несколько станций и согласно ндт классифицируется для контроля всех типов рельс. Длина рельса может достигать 105 м (для более детальной и точной информации просьба обратиться к секции 4.0 технической части контракта). Линия разработана для несколько типов неразрушающего контроля и обнаружения аномалий и дефектов в профиле, на поверхности и внутренних частях следующих типов рельсов:

· P43

· P50

· P65

· P65K

· UIC54

· UIC60

· S49

· 136RE

Рисунок 6. Общий вид станции.

Датчиками служат лазерные дальномеры, которые определяют расстояние до рельса по всему его ходу, тем самым составляя график прямолинейности. Эта установка измерения прямолинейности дорога в обслуживание, сложна в конструкции. При осаждение пыли и окалины на окна датчиков, ухудшается точность установки. В установке много трущихся частей, так как по всему ходу рельса через станцию, он поддерживается специальной конвейерной лентой.

2.1.2 Установка контроля кривизны рельса, работающая по методу «Сравнивающей линейки»

Разработано измерительное устройство, в котором кривизна рельса по всей длине сравнивалась с положением линейки длиной 2 м, копирующей в пространстве положение хорды, стягивающей концы рельса. На рисунке 6 изображена схема этой установки. Основными измеряющими элементами служат датчики измерений 3, 4, 5, 6, 7 и следящие 4', 5', 6', разности показаний которых попарно характеризуют прогиб рельса в трёх точках p, g, s.

Последовательность работы устройства следующая: при постановке рельса на измерительный рольганг датчики 3 и 7 автоматически приближаются к рельсу до соприкосновения с его концами, вызывая рассогласования схем 8 и 20, а также 9 и 21 сравнения сигналов.

1 — рельс; 2 — рольганг; 3, 4, 5, 6, 7 — измерительные датчики; 4' 5' 6' - следящие датчики; 8, 9 — преобразователи выходных сигналов датчиков 3' 7;10 — усилители; 11, 12, 13 — разностные блоки; 14, 15 — реверсивные электродвигатели; 16, 17, 18 — регистраторы; 19 — линейка — копир; 20, 21 — индуктивные катушки.

Рисунок- 7 Блок схема для измерения кривизны рельсов.

2.1.3 Оптическая установка контроля прямолинености рельсов

Сущность оптического метода сводится к тому, что направленный на контролируемую поверхность под определённым углом острый луч света отражается и улавливается фотопреобразователем; при смещении отражающей поверхности вследствие неровностей или кривизны величина отражённой энергии изменяется и соответственно изменяется сигнал фотопреобразователя. С помощью электронных и записывающих блоков аналоговый сигнал преобразуется в цифровую форму, а также фиксируется на самописце; отклонения от нормы запоминаются [2, 392].

2.1.4 Установка «Днепрчерметавтоматики»

Для оценки местной концевой кривизны в НИИАчермете НПО «Днепрчерметавтоматика» разработан механизм, схема которого изображена на рисунке 8. Основным его элементом служит параллелограмм, кинематика движения которого построена так, что верхняя сторона ВС длиной 1 м совершает плоскопараллельные перемещения и касается одним или двумя концами рельса. Тогда индуктивные датчики, вмонтированные заподлицо в верхней плоскости линейки, формируют электрические сигналы, пропорциональные воздушным зазорам и соответственно стрелам прогиба f₁, f₂, f'₁, f'₂, f'₃ [2, 394].

Рисунок 8 — Механизм «Днепрчерметавтоматики» для проверки прямолинейности рельсов.

2.1.5 Установка «Элекон»

С 1998 г. КМК приступил к 100% - му контролю прямолинейности железнодорожных рельсов измерителем «Элекон». Прямолинейность движущегося рельса рассчитывается аналитически в зависимости от величины текущего зазора между непосредственным радиодатчиком и контролируемой поверхностью рельса. В отличие западных систем измерения прямолинейности рельсов («KNORR», «MESACON» и т. п.) где используются стандартные лазерные триангуляционные дальномеры, в измерителе «Элекон» применены специальные радиочастотные датчики, которые с высокой разрешающей способностью (порядка 5 микрон) измеряют расстояние до токопроводящей поверхности рельса. При этом несущественна загрязнённость поверхности рельса маслами, окалиной, краской и т. п., что по сравнению с западными измерителями резко повышает точность и достоверность получаемой информации, а также снимает проблему соответствующей подготовки поверхности рельса к проведению контроля. Перечисленные моменты позволили установить измеритель непосредственно в линии ролеправильных машин (РПМ), что дало реальный выигрыш в качестве правки за счёт исключения транспортного запаздывания после нанесения управляющих воздействий, а также создания человеко-машинной обратной связи, направленной на многофакторную оптимизацию технологии правки. «Элекон» помимо прямолинейности измеряет такой важный параметр как скрученность (штопорообразность) подошвы рельса. Кроме того «Элекон» измеряет разновысотность рельса по всей длине [8, 126−127].

2.2 Сравнительный анализ методов контроля

Основными недостатками вышеперечисленных методов (кроме установки «Элекон» является:

Они не позволяют проводить контроль прямолинейности рельсов при поступательном перемещении последних по транспортному рольгангу в условиях поточного рельсового производства;

Обязательность очистки рельсов от окалины и прочих загрязнений поверхности;

Необходимость образцового рельса с жесткими допусками по отклонениям от идеальной плоскости;

Высокие требования, предъявляемые к механизмам перемещения рельса через зону контроля;

Низкая скорость контроля (до 1 м/с).

Из выше приведенных недостатков видно, что метод контроля прямолинейности рельсов с помощью установки «Элекон» более предпочтителен, нежели остальные.

Так как при контроле этим методом нет необходимости очищать поверхность рельса, и есть возможность проверки дополнительных параметров: скрученность (штопорообразность) подошвы рельса, разновысотность рельса по всей длине, поэтому в качестве объекта прототипа выбираем именно установку «Элекон». Более наглядно все эти недостатки можно представить в таблице 1.

Таблица 1 — Сравнение методов контроля прямолинейности рельсов.

2.3 Описание действующей на ОАО «ЕВРАЗ ЗСМК» системы

Устройство контроля прямолинейности (УКП) «Элекон-42» предназначено для измерения отклонений проекций железнодорожных рельсов типа S49, Р50, UIC60, Р65, Р75 и др. на вертикальную и горизонтальную плоскость от прямой линии на заданном отрезке базовой длины. Рельсы транспортируются через зону контроля по рольгангу в положении «на подошве». При изменении конструкции рамы и подвески датчиков допускается контроль рельсов в положении «на боку» .

УКП «Элекон» может осуществлять разбраковку контролируемых рельсов по трем произвольным уровням концевой и местной кривизны с помощью автоматической системы краскоотметки.

УКП «Элекон» позволяет получать графическую и цифровую информацию о профиле рельса в двух плоскостях, оценивать уровень скрученности и разновысотности рельса, составлять рапорт по результатам контроля за отчетные сутки.

УКП «Элекон» сохраняет информацию о контроле прямолинейности каждого рельса (в том числе дату и время) на жестком диске компьютера в специальной базе данных.

УКП «Элекон» позволяет проводить статистический анализ по отбраковке рельсов и уровню годного для каждого из браковочных уровней непосредственно в ходе контроля.

Основные технические характеристики представлены в таблице 2.

Таблица 2 — Технические характеристики УКП «Элекон — 42.»

2.3.1 Состав устройства

УКП «Элекон-42» содержит (см. рис. 11, 12):

— механическую часть для крепления измерительных датчиков 1;

— механизмы перемещения рельса через зону контроля 2;

— импульсные датчики пути 3 на входе и выходе измерительной установки (при относительно стабильной скорости транспортировки рельса могут отсутствовать);

— операционный блок 4, в состав которого входят IBM-совместимый компьютер, специализированный контроллер, установленный в один из слотов материнской платы компьютера и блок управления краскоотметчиками;

— радиочастотные датчики 5−10, 12, 13 для бесконтактного измерения расстояния до контролируемой поверхности;

— краскоотметчики 11 для автоматической разбраковки продукции.

В пакет программного обеспечения УКП «Элекон» входит следующий набор компьютерных программ:

Таблица 3 — Пакет программного обеспечения УКП «Элекон — 12»

2.3.2 Устройство и работа составных частей

Механическая часть для крепления измерительных датчиков 1 представляет собой металлическую конструкцию для неподвижной фиксации измерительных датчиков в зоне контроля. Механическая часть может быть снабжена приспособлениями для осевой центровки датчиков относительно оси рельса и устройствами для регулировки рабочего зазора «датчик-рельс» (при переходе с одного типа рельса на другой). Главное требование, предъявляемое к механической части — обеспечение стабильности ориентации рабочих плоскостей измерительных радиочастотных датчиков в ходе контроля рельса.

В качестве механизма 2 перемещения рельса через зону контроля может быть использован рольганг произвольной конструкции, обеспечивающий транспортировку рельса в положении на подошве (либо «на боку») со скоростью и размахом колебаний рельса во время движения в зоне измерительных датчиков по разделу 3.

Импульсные датчики пути (ДП) 3 служат для информирования программы УКП «Элекон-42» о том, что рельсом пройден очередной отрезок пути. Датчик пути может либо соприкасаться с рельсом непосредственно, либо получать крутящий момент от рельса через промежуточное механическое устройство (подпружиненный ролик рольганга, трайбаппарата и т. п.). Количество датчиков пути, а также их параметры задают соответствующими опциями программы ele_cfg42.exe. Максимальное количество ДП в системе — два, минимальное — ноль. Возможны три следующих варианта:

Скорость рельса может произвольно изменяться как во время контроля, так и во время выхода рельса из зоны контроля. В этом случае устанавливают два ДП. Первый ДП располагают перед первым (по ходу рельса) радиочастотным датчиком прямолинейности вертикальной плоскости, либо сразу за ним, т. е. до второго радиочастотного датчика вертикальной плоскости. Второй ДП располагают за последним из используемых в системе краскоотметчиком.

Скорость рельса во время контроля может изменяться произвольным образом, но относительно постоянна от момента выхода рельса из зоны контроля до момента прохождения заднего конца рельса мимо последнего краскоотметчика. В этом случае используется только один ДП, который располагают между первым и вторым радиочастотными датчиками прямолинейности вертикальной плоскости. Допускается размещение данного ДП перед первым радиочастотным датчиком вертикальной плоскости при условии наличия у ДП достаточного крутящего момента инерции, благодаря которому скорость выходящего рельса может быть «запомнена» до выхода заднего конца из зоны первого радиочастотного датчика вертикальной плоскости. «Сопровождение» рельса до краскоотметчиков осуществляется с помощью сигналов внутреннего таймера контроллера УКП «Элекон». Данный вариант является наиболее оптимальным с точки зрения эксплуатации системы.

Скорость рельса относительно постоянна как во время контроля, так и при выходе рельса. В этом случае датчики пути вообще не устанавливают, а УКП «Элекон-42» самостоятельно формирует временные интервалы, соответствующие пройденному рельсом отрезку пути.

Рисунок 9 — Схема УКП «Элекон»

В состав операционного блока 4 входят:

— IBM-совместимый компьютер;

— специализированный контроллер;

Блок управления краскоотметчиками (БУКО) 19 управляет краскоотметчиками 20 и 21. Количество краскоотметчиков, а также режимы их работы, устанавливаются с помощью соответствующих опций программы el_cfg42.exe.

IBM-совместимый компьютер осуществляет обработку цифровой информации, поступающей от специализированного контроллера, соответствующим образом обрабатывает ее, отображая на дисплее в удобном для оператора виде, делает необходимые расчеты, принимает решение о качестве рельса с точки зрения прямолинейности, сохраняет на жестком магнитном диске результаты контроля по каждому рельсу. Кроме того, компьютер выполняет работу по тестированию всех узлов УКП «Элекон», текущую калибровку датчиков и т. п.

Специализированный контроллер УКП «Элекон» устанавливается в один из ISA-слотов материнской платы IBM-совместимого компьютера. Он предназначен для высокоскоростной и высокоточной обработки информации, поступающей с радиочастотных измерительных датчиков. Функционально все датчики разбиты на два блока (блок датчиков вертикальной плоскости и блок датчиков горизонтальной плоскости). Сигналы с датчиков поступают на соответствующий измерительный блок специализированного контроллера. Работа блоков засинхронизирована таким образом, чтобы обеспечить максимальную производительность обработки информации.

Контроллер также анализирует информацию, которая поступает на операционный блок от датчиков пути, либо самостоятельно формирует сигналы, моделирующие сигналы датчиков пути.

Взаимодействие контроллера с компьютером осуществляется посредством многоуровневых аппаратных прерываний.

Рисунок 9 -Схема УКП «Элекон-42»

Специализированный контроллер УКП «Элекон-42» подключен к ЭВМ через LPT-порт. Контроллер предназначен для высокоскоростной обработки информации, поступающей с радиочастотных измерительных датчиков. Функционально все датчики разбиты на два блока (блок датчиков вертикальной плоскости и блок датчиков горизонтальной плоскости). Сигналы с датчиков поступают через коробку-коммутатор на соответствующие измерительные каналы специализированного контроллера. Работа каналов синхронизирована таким образом, чтобы обеспечить максимальную производительность обработки информации. Одновременно обрабатываются сигналы от 6 каналов.

БУКО предназначен для включения и отключения краскоотметчиков по соответствующим командам компьютера. Состоит из двух выпрямителей, стабилизатора напряжения и двух каналов управления, каждый из которых представляет собой ключевой усилитель с гистерезисом по входу. Радиочастотные датчики 5−18 и 22−27 служат для бесконтактного измерения расстояния до контролируемой поверхности. Принцип работы датчика основан на изменении добротности колебательного контура, а также его индуктивной составляющей и связанного с этим изменением генерируемой им частоты.

Поскольку радиочастотные датчики оценивают расстояние до токопроводящей поверхности (в данном случае контролируемой поверхности рельса), то такой мешающий фактор как загрязненность поверхности рельса краской, маслами и т. п. существенного влияния на результаты контроля не оказывает.

Маркеры (краскоотметчики) предназначены для автоматической разбраковки рельсов, а также для формирования отметки «факт контроля» .

2.3.3 Общий принцип работы устройства

Устройство работает следующим образом. Контролируемый рельс 12 транспортируется с помощью механизмов перемещения рельса 2 через зону контроля в положении на подошве, при этом между радиочастотными датчиками 5−10, 12, 13 и поверхностью рельса имеются зазоры Hz, Hy, H12, H13, величина которых должна исключать возможность повреждения катушек радиочастотных датчиков (на практике 15 — 30 мм). Радиочастотные датчики 5−10 разделены на группы, которые используются для измерения прямолинейности рельса в определенной плоскостях. В каждой группе должно быть не менее трех радиочастотных датчиков. Так радиочастотные датчики 5, 7, 9, 11, 13, 15, 17 служат для замера прямолинейности поверхности катания рельса (в вертикальной плоскости), а радиочастотные датчики 6, 8, 10, 12, 14, 16, 18- для замера прямолинейности боковой поверхности (в горизонтальной плоскости).

Каждый из радиочастотных датчиков имеет собственную, уникальную зависимость вырабатываемой им частоты от величины рабочего зазора, или т.н. «частотно-зазорную» характеристику. Поскольку проекция рельса на горизонтальную плоскость симметрична, то «частотно-зазорная» характеристика радиочастотных датчиков 5,7,9,11,13 может быть описана двухмерной зависимостью, вариант которой представлен на рис. 9. Здесь по оси абсцисс отложены величины рабочего зазора Hz в микронах, а по оси ординат — соответствующие этим зазорам частоты сигнала F, который формирует на своем выходе один из радиочастотных датчиков 5,7,9,11,13,15,17 Таким образом, операционный блок 4, измерив текущую частоту сигнала Fi, поступившего от этого радиочастотного датчика и зная его «частотно-зазорную» характеристику, может точно определить величину текущего рабочего зазора Hzi между радиочастотным датчиком и находящейся под ним поверхностью рельса.

Замеры зазоров в группе радиочастотных датчиков для оценки прямолинейности рельса в горизонтальной плоскости осуществляются несколько иначе. Поскольку проекция рельса на вертикальную плоскость не является симметричной, то «частотно-зазорная» характеристика радиочастотных датчиков 6,8,10,12,14,16,18 может быть описана трехмерной зависимостью (поверхность в трехмерном пространстве), вариант которой представлен на рис. 10. Здесь по оси абсцисс отложены величины рабочего зазора Hy в микронах, по оси аппликат — величина смещения рельса в вертикальной плоскости Hz в микронах, а по оси ординат — соответствующая этим зазорам и смещениям частоты сигнала F, который формирует на своем выходе один из радиочастотных датчиков 6,8,10,12,14,16,18. Таким образом, операционный блок 4, измерив текущую частоту сигнала Fi, поступившего от этого радиочастотного датчика, зная его трехмерную «частотно-зазорную» характеристику и величину вертикального смещения рельса Hzi, информацию о котором он только что получил от соседнего датчика «вертикальной» группы (радиочастотные датчики 5,7,9,11,13,15), может точно определить величину текущего рабочего зазора Hyi между радиочастотным датчиком и находящейся под ним поверхностью рельса.

Рисунок 10 — Частотно-зазорная характеристика датчика вертикальной плоскости.

Рисунок 11 — Частотно-зазорная характеристика датчика горизонтальной плоскости.

Полученная таким образом информация с датчиков используется для оценки прямолинейности рельса, которая рассчитывается операционным блоком 4 аналитически по одному или нескольким известным алгоритмам решения подобных задач. В простейшем случае, величины местных прогибов на j-том участке рельса длиной L (Рис. 12) в вертикальной и горизонтальной плоскостях, могут быть получены из соотношения:

Wj = (H1j + H3j) / 2 — H2j — R (1)

где Wj — величина отклонения профиля рельса в заданной плоскости от прямой линии под средним радиочастотным датчиком на j-том участке рельса, мкм;

H1j — величина рабочего зазора между первым по ходу рельса радиочастотным датчиком в заданной плоскости (радиочастотные датчики 5 или 6) и поверхностью рельса на j-том участке рельса, мкм;

H3j — величина рабочего зазора между последним по ходу рельса радиочастотным датчиком в заданной плоскости (радиочастотные датчики 9 или 10) и поверхностью рельса на j-том участке рельса, мкм;

H2j — величина рабочего зазора между средним радиочастотным датчиком в заданной плоскости (радиочастотные датчики 7 или 8) и поверхностью рельса на

j-том участке рельса, мкм;

R — интегральная величина отклонения пространственного расположения радиочастотных датчиков от прямой линии (рис.15) на механической части для крепления измерительных датчиков 1;

j — номер текущего участка рельса длиной L, находящегося в данный момент времени в зоне контроля. Значение j изменяется после прихода на вход операционного блока 4 очередного сигнала с одного из импульсных датчиков пути 3 который сигнализирует о том, что рельсом очередной раз пройден заданный отрезок пути dS .

Рисунок 12 — Схема расположения датчиков над контролируемой поверхностью рельса.

Величина R в выражении (1) определяется в ходе контроля и постоянно уточняется, в результате чего обеспечивается условие минимизации погрешности измерений, связанных с дрейфом геометрических параметров механической части для крепления измерительных датчиков 1 и неплоскостностью рольганга 2. Для определения значения R в заданной плоскости используется следующее выражение:

(2)

где N — общее количество оценок W (j) на участке рельса с протяженностью, равной максимальной длине волны на контролируемых рельсах. Таким образом, из оценок местных искривлений рельса удаляются низкочастотное влияние рольганга 2 и общая кривизна рельса, которая в соответствии с ГОСТ измеряется иным способом.

Рисунок 13- Скручиваемость рельса.

Информация с дополнительных радиочастотных датчиков 12 и 13 используется для оценки скрученности рельса. В соответствии с нормативными требованиями величина скрученности рельса в положении «на подошве» определяется по величине зазора Т между поверхностью, на которой располагается контролируемый рельс, и одним из краев подошвы рельса (рис.13). Операционный блок 4, получив информацию с радиочастотных датчиков 12 и 13 определяет величины зазоров H12 и H13 (рис.13). При этом справедливы выражения:

t = H13 — H12 (3)

= arctg (t / b) (4)

Tj = t * (B/b) * cos (5)

где t — величина разности рабочих зазоров радиочастотных датчиков 13 и 12, мкм;

H12,H13 — величины рабочих зазоров датчиков 13 и 12, соответственно, мкм; - угол наклона оси текущего сечения рельса к вертикальной оси Z, град.; Tj — оценка величины скрученности текущего, j-го сечения рельса, мм;

B — ширина подошвы рельса, мм;

b — расстояние между осями радиочастотных датчиков 12 и 13, мм.

При прохождении рельсом очередного отрезка, с одного из датчиков пути 3 поступает соответствующий импульс, и операционный блок 4 запоминает очередной результат вычислений Tj в соответствующем массиве. Одновременно запоминается информация о текущей высоте рельса (рис.13), которая при малых изменениях углах с достаточной точностью может быть определена из выражения

Hrj = Hb — (Hz + (H12 + H13)/2)(6)

где, Hrj — оценка высоты текущего сечения рельса, мкм;

Hbрасстояние между радиочастотного датчика 7 и линией установки радиочастотных датчиков 12 и 13, мкм;

Hz — зазор между радиочастотным датчиком 7 и поверхностью катания рельса.

Рисунок14- Вид рельса в зоне контроля с переди.

После выхода очередного рельса из зоны контроля операционный блок 4 усредняет полученные замеры по формулам:

(7)

(8)

где, Rt — величина систематической погрешности при оценке скрученности рельса, которая связана с непараллельностью линии расстановки дополнительных радиочастотных датчиков по отношению к плоскости механизмов перемещения рельса через зону контроля, мкм;

Rh — средняя высота рельса, мкм;

M — количество выполненных замеров на проконтролированном рельсе.

Заключительным этапом является окончательное уточнение полученных результатов по формулам (9) и (10), при этом из замеров скрученности убирается систематическая погрешность Rt, а из замеров разновысотности — неопределенность значений Hb и .

Tj^ = Tj — Rt (9)

Hrj^ = Hrj — Rh (10)

где Tj^ - уточненное значение j-го элемента массива скрученности для данного рельса, мкм (j изменяется от 1 до M);

Hrj^ - величина разновысотности в j-ом элементе массива разновысотности для данного рельса, мкм (j изменяется от 1 до M).

Межосевое расстояние b (рис. 13) для повышения точности и чувствительности контроля должно быть соизмеримо с шириной подошвы контролируемого рельса, однако его верхнее значение ограничивается амплитудой возможных случайных поперечных смещений рельса вдоль оси Y (рис.8) и определяется неравенством:

(11)

где r — радиус катушек радиочастотных датчиков 12, 13, мкм;

Ay — максимально-возможная амплитуда поперечных смещений рельса во время контроля, мкм.

Радиочастотным датчикам присущ такой серьезный недостаток, как медленный дрейф «частотно-зазорной» характеристики при изменении внешних условий (температура окружающей среды, влажность, атмосферное давление, старение элементов электрической схемы т.п.).

Для устранения влияния этого фактора предусмотрена возможность автоматической, регулярной проверки параметров радиочастотных датчиков с целью минимизации погрешности измерения. Указанная задача решается следующим образом. После того, как очередной рельс покидает зону контроля, операционный блок измеряет у каждого радиочастотного датчика значение асимптотической частоты F, соответствующей бесконечному удалению рельса от соответствующего радиочастотного датчика, и сравнивает измеренное значение с соответствующей величиной Fa (фиг. 3), которая была получена при юстировке данного датчика. Если в результате сравнения этих двух величин появляется разница Fa, то все последующие вычисления зазоров Hz, Hy, H12, H13 выполняются с коррекцией на величину Fa для соответствующего датчика.

2.3.4 Указание мер безопасности

При эксплуатации, техническом обслуживании и периодической аттестации устройства необходимо соблюдать «Правила технической эксплуатации электроустановок потребителей» и «Правила техники безопасности при эксплуатации электроустановок потребителей», а также требования ГОСТ 12.2.007.0.

Электроаппаратура УКП «Элекон» до момента подключения системы к цепям электропитания должна быть надежно заземлена со стороны разъема контроллера .

Ремонтные работы и замена элементов должна производится в специально оборудованном месте при отключенном питании электросети.

В процессе эксплуатации устройства надлежит руководствоваться действующими на предприятии инструкциями по технике безопасности.

2.3.5 Подготовка устройства к работе

Файл программ elecon. exe, ele_rl.exe и ele_cfg42.exe размещают в одной директории (далее эта директория будет именоваться рабочей). Остальные программы из пакета п. 4 могут располагаться в произвольных местах, в том числе и в рабочих директориях указанных файлов.

В рабочей директории создают поддиректорию SENSORS. Эта поддиректория в свою очередь должна содержать текстовой файл ele_rail.txt (создается автоматически программой ele_cfg.exe) и поддиректории, имена которых совпадают с типом тех рельсов, которые предполагается подвергать контролю, например P50, P65, S49 и т. д. Следует помнить, что во всех случаях буквы в типе рельса должны быть латинские!

Подключают радиочастотные датчики, руководствуясь следующими правилами:

— если контролируется прямолинейность только в одной плоскости (вертикальной):

1-й блок, каналы:

1 — входной датчик прямолинейности вертикальной плоскости;

2 — средний датчик прямолинейности вертикальной плоскости;

3 — выходной датчик прямолинейности вертикальной плоскости.

2-й блок, каналы:

1 — левый датчик скрученности (факультативно);

2 — правый датчик скрученности (факультативно);

— если контролируется прямолинейность в 2-х плоскостях (вертикальной и горизонтальной):

1-й блок, каналы:

1 — входной датчик прямолинейности вертикальной плоскости;

2 — средний датчик прямолинейности вертикальной плоскости;

3 — выходной датчик прямолинейности вертикальной плоскости;

4 — левый датчик скрученности (факультативно);

2-й блок, каналы:

1 — входной датчик прямолинейности горизонтальной плоскости

2 — средний датчик прямолинейности горизонтальной плоскости

3 — выходной датчик прямолинейности горизонтальной плоскости

4 — правый датчик скрученности (факультативно) Если хотя бы один из датчиков скрученности не будет подключен, то при запуске программы УКП «Элекон» автоматически отключит контроль скрученности, но продолжит контроль прямолинейности.

Запускают из рабочей директории программу ele_cfg.exe.

Если программа запускается впервые (определяется по отсутствию файла elecon. cfg), то на экран выводится сообщение:

Введите латинскую букву, соответствующую типу рельса, например:

s — сырые

k — калёные

l — любые

Введите букву: _

С помощью клавиатуры и клавиши вводят латинскую букву (как правило, k), которая далее будет применяться при создании расширения имен файлов баз данных «Элекон-42». Файлы с данными расширениями будут создаваться автоматически в начале каждых новых суток во время работы УКП «Элекон» в поддиректории «DB», которая также автоматически создается в рабочей директории. В последующем эту букву в любой момент можно скорректировать с помощью соответствующей опции программы ele_cfg42.exe.

Далее на экран выводится следующее сообщение:

Введите латинскую букву, соответствующую типу рельса, например:

s — сырые

k — калёные

l — любые

Введите букву: k

Номер последнего проконтролированного рельса? (0…99 999 999): _

Вводят номер рельса из указанного интервала. В последующем этот номер в любой момент, при необходимости, можно скорректировать с помощью соответствующей опции программы ele_cfg42.exe.

Далее программа ele_cfg42.exe выводит на экран свое главное меню (рис. 15).

Рисунок 15 — Главное меню.

С помощью курсорных клавиш и выбирают опцию «Количество контролируемых плоскостей (для прямолинейности)» и устанавливают нужное количество (как правило, «2», т. е. вертикальная и горизонтальная). Если контролю следует подвергать только одну плоскость (вертикальную), то на соответствующий запрос вводят цифру «1».

Выбирают опцию «Количество датчиков в одной плоскости (для прямолинейности)» и указывают необходимое количество датчиков прямолинейности, как правило «3».

Выбирают опцию «Необходимость сохранения скрученности, разновысотности, зазоров», и устанавливают (либо убирают) признаки необходимости сохранения соответствующих баз данных.

Выбирают опцию «Место расположения датчика скрученности» и вводят цифру, соответствующую порядковому номеру датчика вертикальной плоскости, под которым расположен датчик скрученности.

Выбирают опцию «Датчики пути и скорость рельса». Устанавливают количество датчиков пути (как правило «1» или «0») и в зависимости от установленного значения, отвечают на несколько уточняющих вопросов, касающихся технических характеристик используемого датчика или заменяющего его таймера. Цель при работе с данной опцией состоит в том, чтобы обеспечить условия, при которых расстояние между соседними пунктами в сохраняемых массивах было около 100 мм, а длина рельса на профилограммах отличалась от их действительной длины не более чем на 5%. Если длина подавляющего большинства контролируемых рельсов регламентирована и постоянна (например, 25 м), то можно сделать опцию «[ ] Необходимость адаптации шага датчика пути в ходе контроля» активной, ответив при этом на запрос о длине большинства подвергаемых контролю рельсов.

Выбирают опцию «Параметры оцифровки шкал» и при необходимости уточняют модульные значения максимумов шкал прямолинейности, скрученности и разновысотности, а также их шаг оцифровки.

Выбирают опцию «Параметры краскоотметки» и устанавливают количество подключенных к системе краскоотметчиков (как правило, 1), а также необходимость и периодичность их автоматического срабатывания для исключения «подсыхания» краски во время длительных простоев.

Выбирают опцию «Время начала рабочих смен» и с помощью курсорных клавиш и выбирают время окончания-начала рабочих смен (для автоматического обнуления счетчиков статистики контроля). Время, в которое будет происходить обнуление, обозначено мерцающими цифрами.

Выбирают опцию «Подключение датчиков и выбор типа рельсов». Из надписи «Тип выбранного рельса: ххх» определяют тип выбранного в данный момент рельса, и если он не соответствует требуемому, то с помощью опции «Выбор типа рельса» вносят необходимые изменения. Информация по выбранному типу рельса сохраняется в файле ele_rail.txt.

Выбирают опцию «Подключение датчиков вертикальной плоскости (поверхность катания)» (Рис. 15). Сравнивают имена фактически подключенных датчиков вертикальной плоскости по п. 8.3 с именами датчиков в правой части экрана (нумерация по ходу движения рельса). При несоответствии имен, с помощью клавиш и выделяют мерцающей рамкой порядковую позицию нужного датчика. С помощью курсорных клавиш, в окне резервных датчиков (левая часть экрана), устанавливают маркер выделения на имя фактически подключенного датчика и сравнивают дату юстировки с датой указанной на бирке датчика. Если указанные даты совпадают, то нажимают и файл выбранного датчика программно подключается к нужной позиции.

Следуя инструкциям на экране, нажимают. На экран выводится запрос: «Сохранить внесенные изменения? Сохранить. Не сохранять. Продолжить». Если есть уверенность, что все подключения сделаны правильно и дальнейшие изменения в вертикальной плоскости не потребуются, то с помощью курсорных клавиш делают выбор «Сохранить» и нажимают. В этот момент происходит запись в специальный связывающий файл sensors1. lnk (для датчиков прямолинейности вертикальной плоскости), и в дальнейшем УКП «Элекон-42» с его помощью будет работать с конкретными юстировочными таблицами (файлами) соответствующих датчиков. Если уверенности в правильности подключения нет или переключения выполнялись в учебных целях, то с помощью курсорных клавиш делают выбор «Не сохранять» и нажимают. В этом случае запись в связывающий файл sensors1. lnk не происходит и в нем сохраняется старая информация о подключении датчиков вертикальной плоскости. Если переключения выполнены не в полном объеме, то делают выбор «Продолжить» и остаются в режиме редактирования связей (Рис. 15)

После завершения ввода установленных датчиков вертикальной плоскости выходят из указанной опции и повторяют аналогичные манипуляции в опциях «Подключение датчиков горизонтальной плоскости (боковая поверхность)» и «Подключение датчиков скрученности». При этом информация по данным подключениям будет сохраняться в файлах sensors2. lnk и twist. lnk, которые, как и sensors1. lnk расположены в директории по имени выбранного типа рельса (в каталоге SENSORS).

Просмотреть содержимое файлов sensors1. lnk, sensors2. lnk, twist. lnk и ele_rail.txt можно из NortonComander, нажав на клавишу или. Это можно сделать, также любым другим редактором DOS.

Рисунок 16- Подключение датчиков

Структура имени датчика, и соответствующего ему имени файла формируется по следующему принципу:

0715p65.skv,

где: 07 — номер «улитки»;

15 — номер генератора;

р65 — тип рельса, на котором этот датчик юстировался (где символ «р» — это латинская «п»);

s — сенсор (датчик);

k — рельс объемно-закаленный;

v — означает что это датчик вертикальной плоскости (vertical).

6374p65.skh,

где: 63 — номер «улитки»;

74 — номер генератора;

р65 — тип рельса, на котором этот датчик юстировался (где символ «р» — это латинская «п»);

s — сенсор (датчик);

k — рельс объемно-закаленный;

h — означает что это датчик горизонтальной плоскости (horizontal).

tw₉₅_96.skt,

где: tw — скрученность (twist);

95 — номер левого генератора;

96 — номер правого генератора;

s — сенсор (датчик);

k — рельс объемно-закаленный;

t — означает что это датчик скрученности (twist).

Как видно из предыдущего пункта, один и тот же датчик одной плоскости может иметь несколько разных имен, в зависимости от типа рельса, на котором он юстировался. При этом на нем должно быть наклеено несколько бирок с соответствующими именами, и датами юстировок. Если в процессе эксплуатации радиочастотный датчик подвергли ремонту с заменой частотозадающих радиоэлементов, то этот датчик подлежит новой юстировке на всех типах рельсов, на которых он был отъюстирован до ремонта. При этом все файлы со старой датой юстировки немедленно удаляют со всех носителей.

Факт проведения процедуры юстировки с указанием имени файла датчика, даты, типа рельса, причины проведения, вносят в специальный журнал произвольной формы и скрепляют подписью лица проводившего юстировку. К юстировке радиочастотных датчиков может быть допущены лицо по п. 1.3, либо лица метрологической службы предприятия, обученные выполнению данной работы.

Выходят из программы ele_cfg.exe, сохраняя либо не сохраняя данные по конфигурированию системы. Если изменения были внесены, а выход был осуществлен по опции «Возврат в DOS без сохранения изменений «, то программа выдаст сообщение «В конфигурацию были внесены изменения. Сохранять (Y/N)? _». Если внесенные изменения требуют сохранения, то нажимают клавишу (Yes). Нажатие любой другой клавиши (например,) будет означать отказ от сохранения изменений.

В рабочей директории загружают программу ele_rl.exe, и устанавливают необходимые браковочные уровни, соответствующие нормативным документам, согласованных с потребителями рельсов. Файлы с браковочными уровнями сохраняются в рабочей директории УКП «Элекон» и имеют названия elecon__._rl (для контроля по всей длине) и r_elecon._rl (для контроля исключительно концевых зон при количестве датчиков прямолинейности 4 и более). При отсутствии файла elecon__._rl рабочая программа elecon. exe выдаст соответствующее сообщение и запретит работу системы краскоотметки.

Выходят из программы ele_rl.exe и загружают рабочую программу elecon.exe. При каждом запуске УКП «Элекон» тщательно тестируют все подсистемы операционного блока, которые будут задействованы в ходе контроля рельсов. В случае, если обнаружится хотя бы одна неисправность, на экране появится соответствующее сообщение и дальнейшая работа УКП будет немедленно прекращена.

После процедур самотестирования УКП «Элекон» калибрует все измерительные радиочастотные датчики (т.е. определяет значения Fa) и если калибровка проходит успешно — разрешает контроль прямолинейности рельсов, сформировав на дисплее рабочую «картинку» контроля рельсов (Рис. 17).

Следует обратить внимание на то, чтобы во время калибровки в зоне контроля не было рельса и других посторонних предметов. Если последнее условие не было выполнено, то удаляют рельс или посторонние предметы из зоны контроля и еще раз принудительно калибруют датчики, последовательно нажав клавиши и. Результаты калибровок будут выведены в соответствующие «бруски» датчиков в виде значения, численно равного разности между ожидаемой (табличной) величиной длительности замера и фактической (полученной в ходе калибровки). Данное значение зависит от условий работы датчика (место установки, наличие крупных металлических форм в зоне датчика, температура и т. п.) и на практике не превышает 400…500 единиц. Эта величина прямым образом связана метрологическим параметром «относительное отклонение рабочей частоты датчика». Значение последнего по каждому датчику определяют, нажав клавишу. Система автоматически откалибрует все измерительные каналы и выдаст в окно состояний величины относительных отклонений рабочих частот по каждому датчику в процентах. Если один из результатов калибровки превышает 0.5%, то еще раз проверяют зону контроля соответствующего датчика, или заменяют этот датчик по п. 8.20.

При первоначальной фиксации радиочастотных датчиков или после аварийных ситуаций, связанных с повреждениями механическая части для крепления измерительных датчиков, определяют погрешность размещения измерительных датчиков в следующей последовательности:

— из меню «помощи» рабочей программы УКП «Элекон», нажав на соответствующую клавишу, вызывают опцию «Размещение датчиков» ;

— в окне состояний появится схематичный чертеж размещения датчиков одной из плоскостей с указанием необходимых размеров. Нумерация датчиков — по ходу движения рельса. Нажимая клавишу вызывают в окно состояний чертеж другой плоскости;

замеряют расстояния между датчиками в каждой из плоскостей в соответствии со схематичным чертежом. Измеренные расстояния могут отличаться от требуемых не более чем на 10 мм.

Нажатием соответствующих клавиш проверяют работу маркеров, выполняя, при необходимости, регулировку в системе краскоподачи.

При отсутствии замечаний по предыдущим пунктам УКП «Элекон» готов к контролю рельсов.

2.3.6 Порядок работы

Вся текущая текстовая, графическая, цветовая информация по ходу и результатам контроля выводится в удобном для понимания виде на экран монитора операционного блока в форме независимых окон (Рис. 17).

В момент запуска программы в окно состояний выводится меню «помощи», через которое осуществляется доступ к любой информации по текущему контролю и управление подсистемами.

Вызов требуемой информации на экран не оказывает никакого влияния на ход и результаты контроля рельсов, т.к. программа работает в режиме многоуровневых аппаратных прерываний, где функциям отображения и сервиса определен самый низший приоритет.

УКП «Элекон» позволяет оценить изменение величины рабочего зазора «датчик-рельс» непосредственно в «брусках» датчиков, в окне скрученности и зазоров, либо с помощью вызова соответствующей опции из меню «помощи». В ходе контроля НЕВОЗМОЖНО поменять значения браковочных уровней (их можно только просмотреть). Изменение или уточнение величин браковочных уровней осуществляется специальной программой (ele_rl.exe), а сами значения браковочных уровней хранятся в файле elecon__._rl. Последний файл должен находится в рабочей директории. В случае его отсутствия отметка «факт контроля» на заднем конце рельса ставиться не будет. Информация о номерах последнего проконтролированного и контролируемого в данный момент рельса выводится в окно сообщений. Кроме того, номер каждого рельса указывается в окне профилограмм. УКП «Элекон» позволяет выводить обобщающую световую сигнализацию о результатах контроля рельса. Порядок при этом следующий. Сначала световой индикатор «моргает» определенное количество раз по результатам контроля скрученности рельса (если такой контроль включен):

1 раз — скрученность до 0.5мм;

2 раза — скрученность от 0.5мм до 1.0мм;

3 раза — скрученность от 1.0мм до 1.5мм;

4 раза — скрученность от 1.5мм до 2.0мм;

5 раз — скрученность от 2.0мм до 2.5мм;

6 раз — скрученность от 2.5мм и более.

Затем световой индикатор делает паузу и с повышенной частотой «моргает» по поводу результатов контроля прямолинейности в вертикальной плоскости (поверхность катания):

1 раз — волна на рельсе не превысила первый браковочный уровень;

3 раза — волна на рельсе между первым и вторым браковочным уровнем;

9 раз — волна на рельсе между вторым и третьим браковочным уровнем;

12 раз — волна на рельсе превысила третий браковочный уровень.

Затем световой индикатор снова делает паузу и с частотой как в предыдущем пункте «моргает» по поводу результатов контроля прямолинейности в горизонтальной плоскости (боковая поверхность). Количество — аналогично вертикальной плоскости.

Рисунок 17- Вид диалогового окна при отображении информации по ходу и результатам контроля.

УКП «Элекон-42» в ходе работы осуществляет текущую самодиагностику, при обнаружении сбоев в работе выводит в окно состояний «тревожную» информацию, а при фатальных неисправностях в подсистемах самостоятельно прекращает контроль рельсов, о чем информирует оператора звуковыми сигналами и соответствующим сообщением. При этом отметка «факт контроля» на рельс, в ходе контроля которого был допущен сбой, не ставится и световая сигнализация о результатах контроля блокируется.

Любой факт сбоя в работе системы или действия оператора, в результате которых могут произойти изменения метрологических параметров УКП «Элекон» (в т.ч. смена браковочных уровней за время между двумя запусками рабочей программы) автоматически фиксируются в файлах с расширением .chk с указанием даты и времени этого события. В файлах с расширением ._st запоминаются статистические результаты по результатам отбраковки рельсов за отчетный период (например за рабочую смену). В файлах с расширением .xl сохраняется полная статистика контроля за смену в формате, доступном для чтения программой Exel из пакета Microsoft Office для возможности последующего углубленного анализа и стандартного сервиса при работе с базами данных. Все указанные файлы формируются в поддиректориях с именами, соответствующих текущему месяцу и году. Эти поддиректории располагаются в директории DB, о которой уже говорилось выше.

2.3.7 Проверка технического состояния и обслуживание

Проверку технического состояния УКП «Элекон» начинают с осмотра механической части для крепления измерительных датчиков на предмет целостности сварных соединений, надежной фиксации крепежных и регулировочных винтов и т. п.

Проверяют надежность крепления измерительных датчиков и правильность их расстановки в соответствии с п. 6.37. Убеждаются в отсутствии трещин на текстолитовых платформах.

Проверяют защищенность электрических линий, заземления операционного блока и БУКО, надежность фиксации разъемов и соединений.

Загружают рабочую программу el-42.exe, тестируя тем самым все подсистемы УКП «Элекон» .

Имитируя прохождение рельса и проворачивая вал датчика пути убеждаются в исправности последнего.

Принудительно управляя из рабочей программы краскоотметчиками убеждаются в надежной работе последних. При необходимости проводят дополнительную регулировку краскоотметчиков.

Еженедельно проводят диагностику жесткого диска компьютера утилитой Norton Disk Doctor (NDD) с последующей оптимизацией утилитой Speed Disk (SPEEDISK). Если на компьютере установлено несколько операционных систем, то указанные процедуры следует производить утилитами более мощных операционных систем, для того, чтобы не разрушить файлы с длинными именами (для Windos-XP и т. п.)

Ежемесячно сжатым воздухом проводят чистку системного блока компьютера от скопившейся пыли. С помощью салфетки, смоченной в гидролизном спирте, проводят чистку контактов разъемов радиочастотных датчиков, импульсных датчиков пути, контактных площадок специализированного контроллера.

2.3.8 Нормы расхода материала

Расход нитрокраски и ацетона для системы краскоотметки — по 2 грамма на одну тонну рельсов (при средней длине рельса 25м).

Норма расхода салфетки хлопчатобумажной — 1 кв.м./месяц.

Норма расхода спирта гидролизного — 0.1 кг/месяц.

3. Экономическая часть

3.1 Расчёт численности слесарей КИП и А

Объем работ, выполняемых слесарем КИП и СА, измеряется в условных прибороединицах (у.п.е.). За условную прибороединицу принят условный прибор, полное время на обслуживание и ремонт которого составляет 80 часов в год.

При дифференциации объема работ предусмотрены следующие составляющие обеспечения работоспособности 1 у.п.е. при 100%:

а)техническое обслуживание (ТО) — 30−40%;

б)планово-предупредительные работы (ППР) — 30−47%;

в)капитальный плановый ремонт в лабораториях Управления (КР) -18−37%.

Согласно нормативам численности рабочих, занятых ремонтом и обслуживанием КИП и СА нормативная численность слесарей КИП и СА составляет:

ч_н = 0,015 · Т · к_п · к₃, (1)

где Т — количество КИП и СА, выраженная в у.п.е.;

к_п — коэффициент, учитывающий подотраслевую принадлежность (1,123);

к_з — коэффициент, учитывающий природно-климатическую зону (1,19).

ч_н= 0,015 · 1477,48· 1,123 · 1,19 = 29 чел.

3.2 Расчёт заработной платы слесарей

Номинальное время работы за год по пятидневному графику

Таблица 4 — Баланс рабочего времени при пятидневной рабочей неделе

t _н.г.5 = 1970 ч.

Номинальное время работы за месяц по пятидневному графику

(2)

Фактическое время работы за год по пятидневному графику

t_ф.г.5=t_н.г.5 — (t_отп + t_бол + t_гос.об) · 8 (3)

где t_отп — количество отпускных дней;

t_бол — количество дней по болезни;

t_гос.об — количество дней на выполнение государственных обязанностей.

t_ф.г.5=1970 — (28 + 10 + 3) · 8 = 1642 ч.

График работы на март месяц

Количество часов работы:

t_ф= 180 ч в том числе ночное время:

в праздники:

t_праз = 12 ч Таблица 5 — Исходные данные

Заработная плата по тарифу:

зn_T = T · t_ф (4)

где Т — тарифная ставка за час, руб.;

в том числе ночное время:

в праздники:

t_праз = 12 ч

Таблица3 — Исходные данные

Заработная плата по тарифу:

зn_T = T · t_ф (4)

где Т — тарифная ставка за час, руб.;

t_ф — количество часов работы (фактическое).

зn_T = 55,83 · 180 = 10 049,4 руб.

Доплата за ночное время:

Д_ноч= 0,4 · T ·

Д_ноч= 0,4· 55,83· =2009,88 руб.

Доплата за переработку графика:

Д_пер= 0,5 · T · t_пер, (7)

Где 0,5 — коэффициент доплаты за переработку графика

t_пер = t_ф — t_н.м. (8)

t_пер = 180 — 159 = 21 ч Д_пер = 0,5 · 55,83 · 21 = 586,21 руб.

Доплата за работу в праздники:

Д_праз.= Т · t_праз. (9)

Где t_праз. — время отработанное в праздники, ч Д_праз.= 55,83 · 15 = 669,96 руб Доплата за раскомандировку:

Д_рас.= 0,3 · Т ·, (10)

где 0,3 — время на одну раскомандировку, ч Д_рас. = 0,3· 55,83 · = 251,24 руб.

Доплата за выслугу лет:

Д_выс.= к_выс.· Т · t_ф (11)

Д_выс.= 0,125 · 55,83 · 180 = 1256,18 руб.

Таблица 4 — Коэффициент доплаты за выслугу лет

Доплата за работу в тяжелых условиях труда Д_усл. = 2 · t_ф, (12)

где 2 — оплата одного часа работы в тяжелых условиях труды, руб.

Д_{усл .}= 2 · 180 = 360 руб Премия с учетом КТУ (коэффициент трудового участия):

(13)

где %П — процент премии.

(10 049,40 + 2009,88 + 586,21 + 251,24+1256,18 + 360) · 1,2 =

= 0,6 · 14 512,91· 1,3 = 10 449,29 руб.

Таблица 5 — порядок начисления КТУ

Базовый КТУ = 1

Фактический КТУ_ф = 1 + 0, 3 + 0,1 — 0,2=1,2

Месячная заработная плата с учетом районного коэффициента:

(14)

(10 049,40 + 2009,88 + 586,21 + 251,24+1256,18 +669,96 + 360+10 449,29) = 33 317,89 руб.

Подоходный налог

(15)

где %ПНпроцент подоходного налога (13);

с — сумма, не облагаемая налогом на иждивенца, руб. (1400);

n — количество иждивенцев.

руб.

Заработная плата к выплате зп_вып = зп_мес — ПН (16)

зп_вып = 33 317,89 — = 29 168,57 руб.

4. Экономика производства

4.1.Расчёт себестоимости одной УПЕ

Таблица 7 — Калькуляция себестоимости Управления метрологии и автоматизации

Себестоимость 1 у.п.е. = (17)

Себестоимость 1 у.п.е. =

4.2 Расчет затрат на эксплуатацию оборудования

Эксплуатационные затраты складываются из затрат на:

— оборудование, необходимое для эксплуатации дефектоскопа — С_об

— дополнительные материалы — С_мат

— заработную плату обслуживающего персоналаС_з/п

— единый социальный налог — С_ЕСН

— амортизационные отчисления — С_ам

— затраты на электроэнергию — С_эл

— накладные расходы — С_нр

— прочие расходы — С_пр

Поскольку для измерителя прямолинейности «горячих» рельсов нужен ПК и программное обеспечение, то для определения затрат на оборудования нужно сложить их стоимость.

Таблица 6 — Необходимое оборудование для проектирования устройства

За дополнительные материалы примем расход материалов для чистки системного блока компьютера.

Ежемесячно сжатым воздухом проводят чистку системного блока компьютера от скопившейся пыли. С помощью салфетки, смоченной в гидролизном спирте, проводят чистку контактов разъемов радиочастотных датчиков, импульсных датчиков пути, контактных площадок специализированного контроллера.

Таблица 7 — Затраты на материалы

Для работы «Элекона» отдельный работник не требуется, поэтому затраты на заработную плату обслуживающего персонала не рассчитываются.

Затраты на амортизационные отчисления определим по формуле:

(28)

где С — базовая стоимость оборудования,

Na — годовая норма амортизации (для промышленных предприятий 12- 15%)

Поскольку УПК «Элекон-42» будет эксплуатироваться 24часа в сутки, 360 дней в году, т. е.операционный блок, радиодатчики, краскоотметчик будут работать постоянно, то затраты на электроэнергию составят:

(29)

Прочие расходы составляют 7% от суммы всех предыдущих расходов:

Таблица 8- Смета затрат на эксплуатацию

5 БЕЗОПАСНОСТЬ И ЭКОЛОГИЧНОСТЬ

5.1 Безопасность

5.1.1 Анализ условий труда.

В прокатных цехах существуют источники опасных и вредных факторов производственной среды, устранение воздействия которых на персонал является одной из задач охраны труда. На производстве должны быть созданы благоприятные условия труда — совокупность факторов производственной среды, оказывающих влияние на здоровье и работоспособность человека в процессе труда. Однако возможность воздействия производственных факторов на работающих существует всегда, поэтому должны быть разработаны меры защиты от него и обеспечения безопасности труда — состояния условий труда, при которых исключено воздействие на работающих опасных и вредных производственных факторов.

При проведении технологического процесса в цехе неразрушающего контроля ОАО «НКМК» на всех стадиях обработки металлов возможно появление опасных и вредных факторов. Основными из них являются: выделение пыли, газов, паров; тепловой поток; повышенный уровень шума, вибрации, электромагнитных излучений; увеличения напряжения в электрических цепях; наличие движущихся машин и механизмов; подвижные части производственного оборудования. В цехе установлено различное основное и вспомогательное оборудование, движущиеся части которого представляют определенную опасность, так как непредусмотренный контакт с ними может вызвать травмы производственного персонала.

Поэтому для обеспечения безопасности эксплуатации машин и механизмов прокатных цехов необходимо применять различные системы защиты. Это достигается прежде всего механизацией и автоматизацией производственных процессов, дистанционным управлением механизмами и наблюдением за их работой, заменой периодических процессов непрерывными, автоматизацией измерения параметров процесса обработки металла.

Шум оказывает многообразное влияние на организм человека. Источники механических шумов в прокатных цехах являются зубчатые передачи, подшипники, кулачки, кривошипные механизмы, цепные передачи, процессы транспортировки металла по рольгангам, его деформации, резки, вибрации поверхностей машин и оборудования. Термический шум возникает при работе газовых горелок, нагревательных устройств, при горении различных факелов. Электромагнитный шум возникает при шуме трансформаторов. Уровень звукового давления на рабочих местах в цехе 90−120 дБ при норме 80 дБ.

Источниками вибрации являются: возвратно-поступательные движущие системы: электрические и пневматические зубила, шлифовальные машины. Санитарные нормы вибрации рабочих мест по СанПиН 2.2.4/2.1.8.556−96.

В цехе имеются источники электромагнитных и электрических полей, которые используются для различных целей: подогрева рабочих валков, сушки покрытий, нанесенных на поверхность изделий, нагрева исходных изделий для горячей прокатки. Электромагнитное поле создается при работе высокочастотных и сверхвысокочастотных установок. Нормы по электромагнитному излучению по СанПиН 2.2.4/2.1.8.054−96.

К опасным факторам в обжимном цехе относятся:

— работа нагревательных печей;

— наличие движущихся горячих заготовок;

— наличие движущихся агрегатов и механизмов;

— наличие высокого уровня напряжения.

В таблице 9 приведены опасные факторы производства, вид травм, которые можно получить под воздействием данных факторов, а также меры по предотвращению воздействия вредных факторов на организм человека.

Таблица 9 — Опасные факторы производства.

К вредным факторам в прокатном производстве относятся:

— производственный шум;

— загазованность;

— запыленность;

— тепловое излучение.

— неблагоприятный микроклимат в производственных помещения.

Таблица 10 — Производственный шум (данные 2008 года)

Для снижения уровня шума посты управления оснащены шумозащитными, звукоизолированными ограждениями, внутренние помещения облицованы звукопоглощающими материалами.

Таблица 11 — Вибрация на рабочих местах (данные2008 года)

Для защиты от вибрации применяют способы, основными из которых являются: применение непрерывных процессов вместо периодических, применение виброизолирующих и вибропоглощающих материалов и конструкций, качественный монтаж оборудования и его динамическая балансировка, применение динамических гасителей вибрации и встречное спаривание двигателей, работающих на одном валу.

Для уменьшения уровня загазованности используют приточную и вытяжную вентиляции: приточная служит для подачи в цех чистого воздуха; вытяжная служит для удаления из здания цеха нагретого и загрязненного воздуха и выброса его в атмосферу. Используется также естественная вентиляция (аэрационные фонари).

Для снижения уровня запыленности используют систему гидрообеспылевания, принцип действия которой заключается в подаче воды под высоким давлением. Водяные струи, увлажняя пыль, предотвращают ее распространение. Используются также фильтры и циклоны.

В ТООЗ применяется совмещенное освещение, при котором в светлое время суток недостаточное по нормам естественное освещение дополняется искусственным.

Естественное освещение осуществляется через аэрационные фонари и боковые проемы.

Для общего освещения используются лампы ДРЛ, для местного освещения (в комфортных помещениях, в лабораториях и т. д.) используются светильники прямого света УПД.

Таблица 12 — Температура воздуха рабочей зоны производственных помещений (данные 2008 года)

Таблица 13 — Относительная влажность воздуха рабочей зоны производственных помещений (данные 2008 года)

5.1.2 Мероприятия по электробезопасности

Безопасность обслуживания зависит от характеристики помещения, в котором расположено электрическое оборудование. Влага, едкие пары и газы, высокая температура и проводящая ток пыль создают в помещении условия опасные с точки зрения поражения током.

Проектом предусмотрено:

— закрыть или сделать недоступными токоведущие части установок;

— использовать устройства и приспособления, помогающие распознать наличие напряжения в электроустановках;

— применять автоматические защиты, автоматическое отключение, если токоведущие части почему-то оказались доступными для человека;

— использовать блокировки, зануление и защитное заземление, которое снижает до безопасных пределов напряжение прикосновения и тока, обусловленное замыканием на корпус.

Соблюдение разработанных проектом мер позволит снизить, а иногда и полностью исключить поражение работающего персонала электрическим током.

5.1.3 Пожарная безопасность

Пожары на производстве представляют опасность для работающих, причиняют значительные повреждения и материальный ущерб, могут вызвать остановку работ. Цех неразрушающего контроля ОАО «НКМК» относится к категории «Г» по классификации категорий пожарной опасности производства (НПБ 105−03), так как здесь образуются несгораемые вещества и материалы в горячем, раскаленном или расплавленном состоянии, процесс обработки которых сопровождается излучением тепла, искр и пламени.

Источниками пожаров и взрывов являются:

— широко развитая сеть кабельного хозяйства;

— наличие большого количества масла в маслоэмульсионных подвалах;

— применение горючих газов.

Основными причинами пожаров и взрывов в обжимном цехе являются:

— неосторожное обращение с огнем;

— нарушение правил пожарной безопасности при ведении ремонтных работ;

— неисправность отопительных приборов;

— короткое замыкание;

— утечка масла из системы смазки и гидравлики;

— несоответствие плавких вставок;

— перегрузки сетей, машин, агрегатов;

— воспламенение изоляции сетей и устройств от внешнего источника зажигания (искры от сварки, брызги металла и т. д.);

— самовоспламенение текстильных и волокнистых материалов, смоченных маслом;

— несоблюдение правил техники безопасности;

— курение и применение открытого огня в неположенных местах и т. д.

Для обеспечения пожарной безопасности необходимо проводить профилактические мероприятия и противопожарные инструктажи.

К основным противопожарным мероприятиям относятся:

— правильный выбор оборудования в зависимости от категории производства и класса помещений;

— контроль за исправностью силовой и осветительной электропроводки и кабелей, своевременная проверка сопротивления изоляции;

— обеспечение герметичности маслопроводов, запорной арматуры, емкостей и другого маслонаполненного оборудования;

— контроль за приборами КИП в маслоподвалах;

— контроль за видением газоэлектросварочных и огневых работ;

— своевременное проведение уборки сгораемых отходов в помещениях и на рабочих местах;

— на допускать загромождения путей эвакуации, дорог, проездов и подступов к средствам пожаротушения;

— постоянное наблюдение за наличием и исправностью всех средств пожаротушения и сигнализации;

— нахождение средств тушения на видных, доступных местах;

— обеспечение помещений и участков цеха наглядной противопожарной агитацией.

Согласно ПУЭ — 2001 в пожароопасных зонах любого класса могут применяться электрические машины с классами напряжения до 10 кВ при условии, что их оболочки имеют степень защиты по ГОСТ 17 494– — 72 не менее указанной в таблице.

Для ликвидации возгораний и пожаров места повышенной опасности оборудованы и обеспечены автоматическими (спринклерными и дренчерными установками водяного и пенного пожаротушения) и первичными (огнетушителями, пожарным инвентарем) средствами пожаротушения, пожарной сигнализацией.

Для соблюдения требований пожарной безопасности в электропомещениях цеха установлен:

— телефонный аппарат административно — хозяйственной связи;

— датчики автоматической пожарной сигнализации.

Цех обеспечен пенными (ОХП — 10) и углекислотными (ОУ — 5 и ОУ — 8) огнетушителями.

Углекислотные огнетушители ОУ — 5 и ОУ — 8 предназначены для тушения небольших возгораний различных веществ и материалов, находящихся под напряжением. Химический пенный огнетушитель ОХП — 10 предназначен для тушения пожара твердых материалов, а также горючих жидкостей на площади не более 1 м². Тушить пожары в электроустановках этим огнетушителем нельзя. Для своевременной эвакуации людей из опасной зоны во время пожара служат эвакуационные пути и выходы.

5.2 Экологичность

Город Новокузнецк расположен в южной части Кемеровской области на площадке, образованной проймами рек Кондома и Томь, и окружен отрогами Кузнецкого Алатау и Салаирского кряжа. Перепад высот в пределах города составляет 250 м.

Промплощадка ОАО «НКМК» шириной 2 км и длиной 5 км с террасным расположением цехов находится на севро-западной окраине города у подножия Старцевых гор на левом берегу реки Томь.

Климат района континентальный с продолжительной морозной зимой и коротким, но жарким летом. По многолетним данным среднегодовая температура воздуха в Новокузнецке составляет 0.7 С. Самым холодным месяцем является январь (-17.8°С), теплым — июль (18.5°С). Расчетная температура самого жаркого месяца июля в 13 час. дня составляет 24.1°С.

Ветровой режим города обусловлен с одной стороны общими циркуляционными особенностями района (преобладание юго — западного переноса), с другой стороны особенностями рельефа.

Роза ветров, таким образом, вытянута в направлении юго — запад — северо — восток.

Таблица 14 — Характеристика ветрового режима города

К метеорологическим особенностям Новокузнецка, приводящим к кратковременным периодам загрязнения атмосферы, относятся:

штили;

приземные и приподнятые инверсии;

туманы.

Котловинная форма рельефа способствует большой повторяемости штилевых ситуаций, особенно зимой до 19 — 30%, и слабых скоростей ветра летом.

Это в сочетании с частым инверсионным состоянием атмосферы создает высокий потенциал загрязнения воздуха города вредными примесями.

Повторяемость инверсий в зимний период составляет 91% от числа дней в сезоне. Летом их повторяемость меньше — 60%. Наличие инверсий в течение всего года наибольшее в утренние часы — 80 — 90%.

Одним из атмосферных явлений, активно влияющих на уровень загрязнения воздуха, является туман. В Новокузнецке по средним многолетним данным туман наблюдается до 45 дней в году.

Для расчета ПДВ на территории Новокузнецка поправочный коэффициент на рельеф местности, в соответствии с данными органов Госкомгидромета, принят равным 1.5. В таблице 15 приведены величины основных выбросов на территории участка неразрушающего контроля, а именно в термоотделении объемной закалки рельсов (ТООЗ) и на КМК в целом.

Таблица 15 — Величины основных выбросов на территории ТООЗ и в целом по КМК

Наличие санитарно-защитной зоны также способствует нарастанию вредных выбросов в атмосферу жилых массивов. Протяженность санитарно-защитной зоны, регламентируемая СанПиН 2.2.½.1.1984;06 «Требование к площадке предприятия. Санитарно-защитная зона», для металлургического предприятия санитарно-защитная зона составляет 5 км.

Но из — за постоянного расширения города в санитарно — защитной зоне КМК оказались здания (преимущественно старой постройки) Центрального и Куйбышевского районов.

Доставка рабочих к месту работы осуществляется городским общественным транспортом и служебными автобусами комбината.

Проходные расположены со стороны города, в местах максимально приближенных к цехам. Движение рабочих по комбинату осуществляется по специальным пешеходным дорожкам.

Рабочие РЦБ проходят с конечной остановки автобусов № 52, № 58 и др. по нерегулируемому пешеходному переходу (обозначенному соответствующими дорожными знаками) и через проходную № 8 попадают на территорию комбината.

Очистка сточных вод от маслопродуктов в зависимости от их состава и концентрации осуществляется на машиностроительных предприятиях отстаиванием, обработкой в гидроциклонах, флотацией и фильтрованием.

Отстаивание основано на закономерностях всплывания маслопродуктов в воде. Процесс отстаивания осуществляется в отстойниках и маслоловушках. Конструкция маслоловушек аналогична конструкции горизонтального отстойника. В результате отстаивания маслопродукты, содержащиеся в воде, всплывают на поверхность, откуда удаляются маслосборным устройством.

Для очистки концентрированных маслосодержащих сточных вод машиностроительных предприятий, например стоков охлаждающих жидкостей металлорежущих станков, широко применяют обработку сточных вод специальными реагентами, способствующими коагуляции примесей в эмульсиях. В качестве реагентов используют

смесь и др.

Рисунок 21 — Схема комбинированного напорного гидроциклона.

Отделение маслопродуктов в поле действия центробежных сил осуществляют в напорных гидроциклонах. На рисунке 24 представлена схема напорного гидроциклона, предназначенного для очистки сточной воды от металлической окалины и масла. Исходная сточная вода через установленный тангенциально по отношению к корпусу гидроциклона входной трубопровод 1 поступает в гидроциклон. Вследствие закручивания потока сточной воды твердые частицы отбрасываются к стенкам гидроциклона и стекают в шламосборник 7, откуда периодически удаляются. Сточная вода с содержащимися в ней маслопродуктами движется вверх, при этом вследствие меньшей плотности маслопродуктов они концентрируются в ядра закрученного потока, который поступает в приемную камеру 3, и через трубопровод 5 выводятся из гидроциклона для последующей утилизации. Сточная вода очищенная от твердых частиц и маслопродуктов, скапливается в камере 2, откуда через трубопровод 6 отводится для дальнейшей очистки. Регулируемое гидравлическое сопротивление 4 предназначено для выпуска воздуха, концентрирующегося в ядра закрученного потока очищаемой сточной воды. Указанные гидроциклоны используют для очистки сточных вод сортопрокатного цеха с концентрацией твердых частиц и маслопродуктов соответственно 0,13…0,16 и 0,01…0,015 кг/м³ и эффективностью их очистки около 0,7 и 0,5. При расходе очищаемой сточной воды 5 м³/час перепад давлений в гидроциклоне составляет 0,1 МПа

Очистка сточных вод от маслопримесей флотацией заключается в интенсификации процесса всплывания маслопродуктов при обволакивании их частиц пузырьками воздуха, подаваемого в сточную воду. В основе этого процесса лежит молекулярное слипание частиц масла и пузырьков тонкодиспергированного в воде воздуха.

В зависимости от способа образования пузырьков воздуха различают несколько видов флотации: напорную, пневматическую, пенную, химическую, биологическую, электрофлотацию и т. д.

На рисунке 25 представлена схема флотационной пневматической установки, предназначенной для очистки сточных вод от маслопродуктов, поверхностно — активных и органических веществ, а также от взвешенных частиц малых размеров. Исходная сточная вода по трубопроводу 1 и отверстия в нем равномерно поступает во флотатор 10. Одновременно по трубопроводу 2 подается сжатый воздух, который через насадки 11 из пористого материала в виде мельчайших пузырьков равномерно распределяется по сечению флотатора.

Рисунок 22 — Схема пневматической флотационной установки.

В процессе всплывания пузырьки воздуха обволакивают частицы маслопродуктов, поверхностно — активных веществ и мелких частиц, увеличивая скорость их всплывания. Образующаяся таким образом пена скапливается между зеркалом воды и крышкой 3 флотатора, откуда она отсасывается центробежным вентилятором 4 в пеносборник 5 и через трубопровод 6 направляется для обработки пены и извлечения из нее маслопродуктов. В процессе вертикального движения сточной воды во флотаторе содержащийся в воздухе кислород окисляет органические примеси, а при малой их концентрации имеет место насыщение воды кислородом. Очищенная таким образом сточная вода огибает вертикальную перегородку 9 и сливается в приемник 7 очищенной воды, откуда по трубопроводу 8 подается для дальнейшей обработки.

Очистка сточных вод от маслосодержащих примесей фильтрованием — заключительный этап очистки. Этот этап необходим, поскольку концентрация маслопродуктов в сточной воде на выходе из отстойников или гидроциклонов достигает 0,01…0,02 кг/м³ и значительно превышает допустимые концентрации маслопродуктов в водоемах.

Адсорбция масел на поверхности фильтроматериала происходит за счет сил межмолекулярного взаимодействия ионных связей. Существенное влияние на процесс осаждения маслопродуктов на фильтроматериал имеют электрические явления происходящие на поверхности раздела кварц — водная среда, связанные с возникновением разности электрических потенциалов на этой поверхности и образованием двойного электрического слоя. На процесс адсорбции маслопродуктов влияют также и поверхностно — активные вещества (ПАВ), содержащиеся в сточной воде.

Исследования процессов фильтрования сточных вод, содержащих маслопримеси, показали, что кварцевый песок — лучший фильтроматериал. В качестве фильтрующих материалов кроме кварцевого песка используют доломит, керамзит, глауконит.

Рисунок 23 — Схема фильтра — сепаратора.

На рисунке 26 представлена схема фильтра — сепаратора с фильтрованной загрузкой из частиц пенополиуретана, предназначенного для очистки сточных вод от маслопродуктов и твердых частиц. Сточную воду по входному

трубопроводу 5 подают под нижнюю опорную решетку 4. вода проходит через фильтровальную загрузку в роторе 2, верхнюю решетку 4 и очищенная от примесей переливается в приемный карман 6 и выводится из корпуса 1 фильтра. Приконцентрации маслопродуктов и твердых частиц до 0,1 кг/м³ эффективность очистки составляет соответственно 0,92…0,98 и 0,9, а время неприрывной эксплуатации фильтра — 16…24 ч.

1.Галицын Г. А., Бедарев Н. И., Могильный В. В. // Сталь. 2000. № 11. С. 63−66.

2.Семененко Ю. Л. Машины для правки проката. — М.: Металлургия, 1961.

3.Дарушин Р. И., Губарев В. Т. Технология прокатки и контроля 25-метровых рельсов. — Новокузнецк: 1966.

4.Нестеров Д. К. Основные направления повышения качества железнодорожных рельсов. — Харьков: 1983.

5.Актуальные проблемы производства рельсов.// Под ред. Громова В. Е. — Новокузнецк: 2001.

6.Полухин П. И., Королёв А. А. Прокатное производство. — М.: Металлургия, 1982, 696 с.

7.Королёв А. А. Механическое оборудование прокатных и трубных цехов. — М.: Металлургия, 1987, 480 с.

8.Сборник технологических инструкций РБЦ ОАО «Сталь КМК».

9.Производство железнодорожных рельсов и колёс: Сборник трудов УкрНИИМет. — Харьков: Вып. 8, 1980. .

10.Поляков В. В. Основы производства железнодорожных рельсов. — М.: Металлургия, 1990. 450 с.: ил.

11.Поляничко В. А., Гордиенко М. С. Леванко Н. Ф. и др. Совершенствование технологии производства железнодорожных рельсов. // Металлугр, 1981, № 7, с. 33−35.

12.Федоров М. И. Поздеев А. И. Винокуров И. Я. и др. Исследование условий правки объемно-закаленных рельсов, способствующих снижению уровня остаточных напряжений. // Изв. Вузов. Чёрная металлургия. 1978, № 6, с. 168−179.

13.Слоним А. З., Сонин А. Л. Правка листового и сортового проката. — М.: Металлургия, 1981.-232 с.: ил.

14.Слоним А. З., Сонин А. Л. Машины для правки листового и сортового проката. — М.: Металлургия, 1975.-208 с.: ил.

15.Производство железнодорожных рельсов и колёс: Сборник трудов УкрНИИМет. Харьков: Вып. 2, 1974. С 52−55

16.Актуальные проблемы производства рельсов. / Под ред. В. Е Громова. — Новокузнецк: 2001.-260 с.: ил.

17.Грудев А. П., Машкин Л. Ф., Ханин М. И. Технология прокатного производства. — М.: Металлургия, 1994. 653 с.: ил.