Дипломная работа: Стабилизатор тока электродиализатора

                                                                    (9.8)

Общая стоимость ОКР

Общая стоимость ОКР определяется как сумма статей 1 – 6, приведенных в таблице 9.8. Сумма стоимости ОКР составила 440232 рубля.

Таблица 9.8 - Смета затрат на ОКР

Расчет себестоимости разработанного устройства

Стоимость элементной базы, необходимой для изготовления разработанного устройства составляет 10000 руб. Стоимость печатных плат для серийного производства составляет 1500 руб. На изготовление и настройку устройства тратиться одна календарная неделя. Определяем стоимость работ по формуле.

                  (9.9)

где Дн.Ставка – дневная ставка инженера, которая выбирается исходя из месячного оклада Зм в соответствии с таблица 9.5.

Дополнительная заработная плата составляет 30% от стоимости работ на изготовление (от основной заработной платы), то есть

                               (9.10)

Налоги составляют 14%, то есть

(9.11)

Размеры накладных расходов 20% от суммы всех прямых затрат на изготовление. Полная калькуляция себестоимости разработанного устройства приведена в таблица 9.9.

Таблица 9.9 - Себестоимость разрабатываемого устройства

Следовательно, себестоимость разрабатываемого устройства, без учета нормативной прибыли составит 19497 руб.

9.3  Определение коммерциализуемости товара

Стратегия коммерциализации

Задача 1. Разработка конструкторской документации и изготовление экспериментального образца, проверка общей работоспособности устройства в соответствии с документацией. Оформление и получение сертификата.

Составления подробного бизнес – плана коммерциализации результатов, определение цены и количества продукции, необходимой для продаж, организация рекламы, поиск инвесторов, заказчиков изделия. Существует производственно – технический риск, связанный со сроками изготовления прибора и административные барьеры во время оформления сертификата.

Задача 2. Организация серийного производства источника питания для установок концентрирования щелочного электролита.

Приобретение площади и оборудования, набор 2 сотрудников, организация сборочно – регулировочного и испытательного участков, поиск предприятия – соисполнителя электромеханических узлов для серийного выпуска продукции. Организация продаж. Существует финансовый риск, связанный с кредитными отношениями с финансовыми институтами и предприятиями – соисполнителями (большие проценты кредитов банков, инфляционные факторы и др.)

Задача 3. Стабилизация производства и продаж продукции, устойчивый рост и выход на объем продаж до 150000 руб. на человека в год.

Для успешного вывода продукта на рынок необходимо:

- организовать рекламу нового источника питания с предложениями областей применения данного прибора;

- организовать сервисный центр по гарантийному ремонту источников питания;

- определит торговых партнеров (магазины специального назначения) и заключить с ними договора о поставке продукции.

Калькуляция затрат по годам, согласно изложенному выше организационному плану производства и изготовления продукции представлена в таблице 9.10.

Таблица 9.10 - Калькуляция затрат

Описание рисков, препятствующих успешному выполнению работы

Инвестиционный риск. Важнейшим фактором финансового риска данного проекта является получение инвестиций. Наличие инвестиций является необходимым условием начала развития проекта: насколько они задержатся, настолько задержится начало проекта. При отказе инвестора от финансирования проекта будут максимально выявлены причины отказа, проект будет доработан в соответствии с требованиями инвестора и подан заново на рассмотрение.

Производственный риск. Покупка оборудования приведет к частичной автоматизации процесса сборки, будет гарантировать качество продукции. Возможность выхода из строя оборудования не велика, поскольку в рамках реализации проекта предполагается организация серийного производства, что не предполагает максимальной нагрузки на оборудование. Однако, в случае возникновения неполадок, предприятие сможет перейти на ручной режим.

Сегодня в Томске существует около пяти фирм поставляющих комплектацию под заказ. И возможность работы с любым из них открыта, поэтому риск задержки производства от закрытия одного из них не велик.

Контрактный риск. В процессе производства продукции исполнители проекта самостоятельно производят все этапы производственного процесса, производственной кооперации нет, следовательно, нет риска простоя из–за нарушения контрактов.

Коммерческий риск. Сроки реализации этапов проекта имеют значение с точки зрения движения потоков денежных средств и выполнения обязательств по запланированным кредитным договорам. В случае, если произойдет нестыковка планируемых сроков с реальными в течении срока получения средств, можно отказаться от финансирования некоторых этапов либо уменьшить финансирование некоторых этапов.

10.1  Анализ опасных и вредных производственных факторов

Главной целью охраны труда является создание таких условий, которые обеспечивают безопасность человека в процессе труда, минимальную вероятность поражения током и сохранение работоспособности. Проведение мероприятий по охране труда обеспечивает улучшение условий труда и повышение его производительности. Можно выделить следующие опасные и вредные производственные факторы (ОВФП), определяемые согласно ГОСТ 12.0.003-74:

- физические;

- химические;

- биологические;

- психофизиологические.

Из физических факторов опасности можно выделить следующие:

- повышенная температура отдельных частей и приборов;

- опасный уровень напряжения в сети переменного тока, от которой питается источник.

Из психофизиологических факторов опасности можно выделить следующие:

- утомление;

- монотонность труда.

10.2  Требование безопасности к источнику

Источник питания может быть выполнен в виде управляющей установки, собранной в едином корпусе, с выведенными кабелями. Установку подобных устройств следует производить в зоне от 400 до 2000 мм от уровня пола. Допускается, после согласования с потребителем, устанавливать источник ниже 400 мм и выше 2000 мм. Дроссели, трансформаторы, резисторы, разрядники, сирены и другие элементы, не требующие постоянного контроля и обслуживания, могут устанавливаться на высоте ниже 400 мм и выше 2000 мм.

Органы управления аппаратов ручного управления (кнопки, переключатели и т.п.) должны находиться в зоне 700 -1900 мм от уровня пола.

Измерительные приборы и контрольные индикаторы должны устанавливаться с учетом ГОСТ 12.2.032-78 и ГОСТ 12.2.033-78. Шкала каждого прибора должна находиться на высоте от уровня пола:

- при работе стоя – от 1000 до 1800 мм;

- при работе сидя – от 700 до 1400 мм.

Конструкция прибора и расположение на нем аппаратов и приборов должно обеспечивать:

- удобство и безопасность обслуживания;

- удобство наблюдения за работой источника;

- удобство установки устройства, а так же подключения внешних соединений;

- исключение возможности взаимного влияния источников;

- доступ к контактным соединениям;

- удобство ремонта и замены износившихся деталей.

На устройствах к аппаратам и приборам должны выполняться позиционные обозначения. К приборам ручного управления, вводным устройствам, аппаратам сигнализации и т.п. по согласованию с потребителем должны выполняться функциональные надписи или символы по ГОСТ 12.4.040-78 и ГОСТ 12.4.026-76, «Вкл», «Выкл», «Старт», «Стоп» и т.д.. Позиционные обозначения приборов и функциональные символы или надписи должны выполняться способом, обеспечивающим их сохраняемость.

По согласованию с потребителем на устройстве должен быть нанесен предупредительный знак «ВЫСОКОЕ НАПРЯЖЕНИЕ». На устройстве двухстороннего обслуживания предупредительный знак следует наносить на обеих сторонах.

Основным поражающим фактором является ток, протекающий через человека. Установлены пороговые (наименьшие) значения тока (для переменного тока промышленной частоты), определяющие степень поражения:

- пороговый ощутимый ток                              0,5 – 1,5 мА;

- пороговый неотпускающий ток                       10 – 20 мА;

- пороговый фибрилляционный ток                  50 – 80 мА;

- смертельно опасный ток                            100 мА и более.

Напряжение влияет на исход поражения лишь в той степени, в какой оно предопределяет силу тока. Для напряжения до 400 – 500 В более опасным считается переменный ток, для напряжения свыше 500 В – постоянный. На исход поражения влияет путь тока в теле человека. Возможных путей (петель тока) много, однако наиболее часто встречаются такие: правая рука – ноги, левая рука – ноги, рука – рука, нога – нога. Наиболее, опасны случаи протекания тока через голову и грудную клетку. При увеличении продолжительности протекания тока сопротивление тела человека снижаеться, что вызывает рост тока. Опасность воздействия тока зависит от индивидуальных особенностей человека человека (массы и физического развития), а также от состояния нервной системы и всего организма. Большое значение имеет «фактор - внимания», ослабляющий опасность тока.

10.3  Основные защитные мероприятия

Все меры, связанные с обеспечением безопастности эксплуатации электроустановок, делятся на две большие группы: организационные и технические. К организационным мероприятиям относятся мероприятия, связанные с переодическим медицинским контролем здоровья персонала и выявлением его пригодности к работе на электроустановках.

Лица, обслуживающие и эксплуатирующие электроустановки, относяться к электротехническому персоналу. Электротехнический персонал должен быть физически здоровым, не иметь увечий и болезней, препятствующих или мешающих выполнению работы. Пригодность к обслуживания электроустановок определяется при приеме на работу и периодически 1 раз в 2 года медицинским освидетельствованием. К работам в электроустановках допускаются лица в возрасте не моложе 18 лет. Лица, допускаемые к работам в электроустановках, должны иметь соответствующую техническую подготовку. После обучения производится проверка знаний правил техники безопасности специальной квалификационной комиссией. Проверяемому присваивается квалификационная группа по технике безопастности и выдается удостоверение, дающее право выполнять определенные работы в соответствии с занимаемой должностью и квалификационной группой. Всего выделяется пять квалификационных групп по технике безопасности (I-V), а присваивается только четыре (II-V). При работе с данным прибором достаточно иметь II квалификационную группу.

К мероприятиям технического порядка следует отнести: недоступность токоведущих частей, защитное заземление, защитное зануление, защитное отключение. Недоступность токоведущих частей для случайного прикосновения обеспечивается следующими способами: ограждением и расположением токоведущих частей на недосягаемой высоте или в недоступном месте, рабочая изоляция. Ограждения в виде корпусов, кожухов, оград выполняются сплошными или сетчатыми; для доступа непосредственно к электрооборудованию или токоведущим частям последнего (при осмотре или ремонте) в ограждениях предусматриваются открывающиеся части: крышки, дверцы, двери и т.д.. эти части закрываются специальными запорами или снабжаются блокировками. Блокировки по принципу действия бывают электрические и механические. Расположение токоведущих частей на недосягаемой высоте или в недоступном месте обеспечивает безопасность без ограждений. В ПУЭ указаны минимальные расстояния от неизолированных токоведущих частей воздушных линий электропередачи до земли в зависимости от напряжения, местности, но не менее 6 метров. В измерительных приборах, радиоустройствах, аппаратуре автоматики и вычислительной технике применяют блочные схемы. Отдельные блоки установленные в общем, корпусе, соединены один с другим и с блоком питания штепсильным разъемами. При выдвижении блока штепсильный разъм размыкается и блок автоматически отключается от питающей сети.

Защитное заземление – это преднамеренное электрическое соединение с землей или ее эквивалентом металлических нетоковедущих чатей, которые могут оказаться под напряжением. Защитное действие заземления основано на снижении напряжения прикосновения при переходе напряжения на нетоковедущие части, что достигаеться уменьшение потенциала корпуса относительно земли как за счет малого сопративления заземления, так и за счет повышения потенциала примыкающей к оборудованию поверхности земли.

Область применения. Согласно ПУЭ при напряжении 380 В и выше переменного и 440 В и выше постоянного тока электроустановки подлежат заземлению во всех случаях, Rзаземл. = 4 Ом. Кроме того, необходимо заземлять корпуса электрооборудования, установленного в помещениях с повышенной опасностью, особо опасных и в наружных установках с номинальным напряжением выше 42 В переменного тока и 110 В постоянного тока, а также установленного во взрывоопасных помещениях при всех напряжениях переменного и постоянного тока.

Защитное заземление является эффективной мерой защиты при питании оборудования от трехфазных сетей напряжением до 1000 В с изолированной нейтралью и трехфазных сетей выше 1000 В с любым режимом нейтрали.

Расчет заземления. Цель расчета заземления — определить число и длину вертикальных элементов, длину горизонтальных элементов (соединительных шин) и разместить заземлитель на плане электроустановки, исходя из регламентированных Правилами значений допустимых сопротивления заземления, напряжения прикосновения и шага, максимального потенциала заземлителя или всех указанных величин.

Расчет простых заземлителей производится в следующем порядке:

- определяются расчетный ток замыкания на землю и норма на сопротивление заземления (по ПУЭ) в зависимости от напряжения, режима нейтрали, мощности и других данных электроустановки;

- определяется расчетное удельное сопротивление грунта с учетом климатического коэффициента.

10.4  Разработка защитных элементов конструкции источника

Согласно ГОСТ 12.2.007.11-75 конструкция источника должна удовлетворять следующим требованиям:

- преобразователь должен выдерживать механические нагрузки при его транспортировке, монтаже и эксплуатации;

- конструкция преобразователя должна исключать нарушение его работоспособности агрессивными парами и пылью, образующимися при нагреве электролита;

- составные части преобразователя должны быть размещены так, чтобы при максимальной температуре окружающей среды 40 °С и при нормальной эксплуатации их температура на превышала допустимой;

- источники высокого напряжения, состоящие из трансформаторов и выпрямителей, должны быть устойчивы к коротким замыканиям, и выдерживать изменяющуюся нагрузку;

- обеспечивает беспрепятственное прохождение охлаждающего воз-духа через силовые элементы устройства для лучшего их охлаждения;

- при замыкании любого из модулей или их перегрузке по току обеспечивается отключение от сети или снятия управления с силовой части при перегрузке в безопасном для инвертора режиме;

Устройства должно быть выполнено а виде металлического каркаса, установленной в нем печатной платой на которой расположены электронные компоненты магнитные элементы и радиатор. Каркас сверху закрыт металлическим кожухом. Для улучшения теплоотвода в нижней и боковых частях корпуса предусмотрены вентиляционные отверстия.

Подключение к заземляемому устройству производиться при помощи клеммы "Земля" находящейся на задней панели устройства. Согласно ГОСТ 12.2.007.72-83 в электроустановках с напряжением до 1000В сопротивление заземляющего устройства должно быть не более 4-х Ом. Сопротивление изоляции в устройстве не должно быть менее 0.5 МОм.

10.5  Разработка инструкции по охране труда

10.5.1  Общие требования

Техническая эксплуатация электроустановок предусматривает планово- предупредительный ремонт. Профилактика, ремонт и наладка устройства должна производиться в специально оборудованных мастерских.

Перед включением устройства в питающую сеть необходимо

убедиться в:

- подсоединение заземления;

- отсутствия механических повреждений корпуса;

- исправном состояние кабелей питания и разъемов, кабелей

подключения нагрузки и их разъемов;

- соответствие нагрузки номинальной мощности устройства;

- исправности предохранительных элементов.

Запрещается:

- производить вскрытие корпуса и снятия защитных кожухов при

включенном питании устройства;

- проверять руками уровень нагрева элементов схемы;

- производить ремонт и наладку при снятых защитных кожухах и

включенном устройстве.

При обнаружении признаков пожара (дыма, запаха обгорающей изоляции и т.п.) или непосредственного возгорания необходимо:

- обеспечить полную обесточенность всей электроустановки;

- принять меры к тушению возникшего возгорания, применяя угле-кислотные огнетушители.

К обслуживающему персоналу:

- к работе с прибором и его ремонту допускаются квалифицированные работники, знающие правила техники безопасности при работе с напряжением до 1000 В, ознакомленные с техническим описанием на преобразователь и имеющий допуск;

- обслуживание установки должен осуществлять электротехнологи-ческий персонал, имеющий достаточные навыки и знания для безопасного выполнения работ по техническому обслуживанию;

- работники из электротехнического персонала, не достигшие 18-ти летнего возраста, к работе в электроустановках не допускаются. Работники из электротехнического персонала не должны иметь увечий и болезней (стойкой формы), мешающих производственной работе;

- электротермические установки должен обслуживать электротехноло-гический персонал прошедший медицинский осмотр. Группа по электробезопасности электротехническому и электротехнологическому персоналу присваивается в соответствии с правилами;

- температура нагрева шин и контактных соединений, плотность тока в проводниках вторичных тоководов в электротермических установок должны периодически контролироваться в сроки, обусловленные местными инструкциями, но не реже одного раза в год;

- сопротивление изоляции вторичных тоководов и рабочих токоведущих элементов электротермических устройств должно измеряться при каждом включении после ремонта и в других случаях, предусмотренных местными инструкциями;

- оперативное обслуживание оборудования электротермических установок на высоте 2 метра и более от уровня пола должно производиться со стационарных рабочих площадок;

- все потребители электроэнергии обязаны до начала проектирования и монтажа согласовать применение на своих предприятиях электронагревательных установок с органами государственного энергетического надзора в установленном порядке.

10.5.2  Требования до включения ИП

Визуально проверить наружную целостность корпуса устройства.

Проверить правильность подключения питающего напряжения, правильность и надежность соединения между всеми частями установки (целостность разъемов, целостность кабелей и токоведущих частей).

Проверить наличие заземления и его прочность.

Поверить наличие отсутствия инородных элементов, не предусмотренных конструкцией устройства, целостность термоизоли-рующего материала.

В случае попадания инородных элементов - осуществить их удаление без разбора составных частей установки.

Если это невозможно или обнаружены другие отклонения (соединительный кабель порезан или оплавлен, поврежден корпус, нарушена термоизоляция нагревательной части) ЗАПРЕЩАЕТСЯ эксплуатация устройства.

Поставить в известность электротехнологический персонал и к работе не приступать.

10.5.3  Требования во время включения и работы ИП

Включить питание установки и визуально, по индикационным приборам проверить правильность работы устройства;

В нормальном режиме на блоке управления должен гореть желтый семисегментный индикатор.

После полной правильной сигнализации предвключенного состояния установки (горит только индикатор), выставить необходимое значение тока.

В нормальном режиме на блоке управления должен загореться зеленый светодиод. Загорание зеленого светодиода и отсутствие свечения красного светодиода сигнализирует о нормальной работе устройства. Любое отклонение от установленного режима работы сигнализирует о режиме срабатывания защиты или аварии в устройстве. Если причина срабатывания не может быть устранена отключить установку.

В случае неудачного включения полностью обесточить установку и оповестить службу электрообслуживания.

Если во время работы обнаруживаются признаки возгорания (запах плавящейся изоляции или появление пламени) обесточить установку и в случае появления пламени принять меры к его устранению с помощью углекислотных огнетушителей и оповестить соответствующие службы.

10.5.4  Требования при аварийной ситуации

В случае возникновения аварийной ситуации на отдельном устройстве необходимо обесточить устройство. В случае возникновения аварийной ситуации, представляющей реальную опасность для жизни работающих, необходимо обесточить все оборудование общим рубильником и, соблюдая порядок и спокойствие, принять меры по обеспечению безопасности людей и оборудования.

Если пострадавший от тока находится в сознании, достаточно передать последнего под наблюдение врача на 2-3 часа. При отсутствии сознания, но сохранившемся дыхании и пульсе, расстегнуть одежду, давать нюхать нашатырный спирт. Если пострадавший дышит плохо или не дышит - делать искусственное дыхание и массаж сердца до появления врача.

При электрическом ожоге одежду и обувь нужно разрезать. Нельзя касаться руками обожженных участков, смазывать их чем либо. Нельзя прокалывать пузыри, отдирать куски одежды. Обожженную поверхность закрывают стерильной повязкой и доставляют человека в лечебное учреждение.

Во всех перечисленных ситуациях необходимо сообщить о произошедшем случае начальнику цеха.

Заключение

В результате работы над дипломным проектом был разработан стабилизатор тока электродиализатора, принцип действия которого основан на высокочастотном преобразовании энергии.

Разработана электрическая принципиальная схема устройства, разработана печатная плата устройства, проработана и изготовлена конструкция. Результаты работы показали, что существует возможность улучшения технологических и экономических свойств устройства за счет изменения некоторых элементов и блоков.

В ходе разработки устройства получен большой опыт в разработке электронных схем.

1  А. В. Храмцов, В.Д. Семенов, С.В. Образцов особенности электрохимического аппарата с ионообменными мембранами как нагрузки источника электропитания. В Научная сессия ТУСУР-2008: Материалы докладов Всероссийской научно-технической конференции студентов, аспирантов и молодых ученых. Томск, 5-8 мая 2008 г.: В пяти частях. Ч. 2.-Томск: В-Спектр, 2008. с. 306

2  Гнусин Н.И., Гребенюк В.Д., Певницкая М.В. Электрохимия ионитов. Новосибирск: Наука, 1974. 200 с.

3  «Установка концентрирования аккумуляторного щелочного электролита (УКЩ) "ДЕЛЬТА - К 20"» Технический паспорт, Томск.

4  Бекназарова А.М., Образцов С.В., Семенов В.Д. Современные электрохимические комплексы для обессоливания, деионизации и кондиционирования воды. В Итоги научно-исследовательских работ и курсового проектирования студентов 1-4 курсов кафедры промышленная электроника. Вып. 2. с. 67-71

5  Семенов Б.Ю. Силовая электроника для любителей и профессионалов. – М.: Солон-Р, 2001. – 327 с.

6  «DRM100 Designer Reference Manual; Devices Supported: 56F801X» Freescale Semiconductor, 2008.

7  «Ferrites and accessories E65/32/27 Core» Epcos, 2006.

8  «80CPQ150» International Rectifier, 2002.

9  Полищук А. Проблемы выбора ключевых транзисторов для преобразователей с жестким переключением// Силовая электроника. 2004. №2.

10  «IRFPS3815» International Rectifier, 2002.

11  Труды ежегодной научно-практической студенческой конференции по специальности "промышленная электроника" / сост. В.С. Мишуров, А.В. Топор; под ред. В.А. Скворцова. - Томск. Гос. ун-т систем упр. и радиоэлектроники, 2009. - 64 с. (в печати).

12  «CSNT651-001» Honeywell, 2006.

13  «IR2127» International Rectifier, 2001.

14  «UCC37322» Texas Instruments, 2004.

15  «B57045 K45» Epcos, 2002.

16  «MC56F8000 Peripheral Reference Manual» Freescale Semiconductor, 2006.

17  «BA56-11SRWA» Kingbright, 2000.

18  «MC9S08QE8» Freescale Semiconductor, 2008.

19  «Current-mode PWM controller» Philips Semiconductor, 1994.

20  Изоткина Н.Ю., Осипов Ю.М. Управление инновационной деятельностью: Учебно-методический практикум для инженеров. – Томск: Издательство ТУСУР, 2007. – 293 с.