Основные принципы организации монтажных работ

      1.1. Основные принципы  организации монтажных  работ. 

     Монтажом  называется производственный процесс, связанный со сборкой и установкой оборудования, отдельных конструкций  или всего сооружения, заранее  изготовленного целиком или по частям. От правильной организации монтажных  работ зависят сроки монтажа  и его качество.

     Организация монтажных работ характеризуется  применением на монтаже мобильных  грузоподъемных средств, укрупнением  монтируемых элементов в крупные  блоки и высоким качеством  монтажа.

     Монтаж  технологических металлоконструкций является трудоёмким процессом в  связи с тем, что технологические  металлоконструкции обычно индивидуальные. Это обстоятельство обуславливает  сложность типизации методов  монтажа технологических металлоконструкций.

     Организация работ по монтажу металлических  конструкций разрабатывается в  проекте организации строительства  и в проекте производства работ. Проект организации строительства  входит в виде раздела в состав проектного задания, а проект производства работ является рабочим проектом. Монтаж металлических конструкций  должен производиться только по проекту  производства работ или по технологическим  запискам, которые составляются для  монтажа отдельных мелких конструкций  или оборудования.

     Перед монтажом металлических конструкций  необходимо закончить работы по возведению фундаментов, планировке площади, устройству постоянных и временных дорог. 

      Для производства монтажных работ к месту монтажа  подводят электроснабжение для подключения  сварочных аппаратов и монтажных  кранов. Устраивают пути под краны. Вблизи монтажной площадки сооружают  бытовые помещения, передвижные  инструментальные склады и комнаты  производителей работ. При необходимости  около места монтажа устраивают площадку для складирования и  укрупнительной сборки.

     При монтаже технологических металлоконструкций рабочие-монтажники имеют дело со сложными тяжёлыми подъёмами, работают на большой  высоте почти без ограждений, пользуются самыми различными видами монтажных  приспособлений, производят работы по соединению монтажных узлов при  помощи болтов или электросварки.

     В этих сложных условиях вопрос безопасного  ведения монтажных работ приобретает  большое значение. Поэтому все  вновь поступающие рабочие могут  быть допущены к работе только после  прохождения:

• Вводного (общего) инструктажа по технике безопасности;
• Инструктажа по технике безопасности непосредственно на рабочем месте.

     1.2. подготовительные  работы. 

     Для обеспечения безопасной работы на высоте устраивают подмости, временные площадки и люльки. Это особенно важно при  монтаже металлических конструкций  на большой высоте, где все соединения отдельных элементов, марок и  узлов осуществляют на болтах или  сваркой. Применение монтажных подмостей  увеличивает стоимость монтажных  работ, но зато создает безопасные условия  труда монтажников. Исходя из этих условий, вытекают следующие требования, предъявляемые к подмостям:

1. необходимо устанавливать их на элементе до его подъёма;
2. они должны быть сборно-разборными, лёгкими и по возможности инвентарными; обладать достаточной прочностью и устойчивостью.

     Подмости  должны отвечать следующим конструктивным требованиям:

1. иметь ограждения (перила) высотой 1000мм;
2. настил следует изготовлять из металлического листа или из досок толщиной не менее 40мм;
3. по периметру подмостей у настила должен быть бортик высотой около 150мм для предохранения падения инструмента.

     По  своему назначению различают два  вида подмостей: подвесные, закрепляемые на смонтированных конструкциях, и  наземные, устанавливаемые на земле  и не связанные со смонтированными  конструкциями.

     Подвесные подмости закрепляют около мест примыкания стропильных и подстропильных ферм, подкрановых балок и других элементов  к колоннам. Их крепят перед установкой самой колонны, а снимают при  помощи монтажных кранов.

     Подмости  имеют разнообразную конструкцию. Их выполняют из уголков с деревянным или металлическим настилом. Подмости крепятся к строительным элементам  крюками или другими приспособлениями.

     Для производства монтажных работ применяются  монтажные мачты, шевры, порталы, различные подъемники и грузоподъемные краны. 
 

      В большинстве  случаев от правильного выбора монтажных  механизмов зависит экономическая  эффектность всего монтажа. При  выборе механизмов для монтажа каких-либо отдельных конструкций цеха, сооружения, галерей, эстакад или резервуаров  учитывают объем и вес монтируемых  конструкций, наибольшую высоту подъема  отдельных элементов и необходимый  вылет стрелы монтажного механизма. Только при наличии всех необходимых  данных производят выбор монтажного механизма с обязательным учетом местных условий на монтажной  площадке.

     Для подъема металлоконструкций и их установки в проектное положение  производят закрепление поднимаемых  элементов к крюку грузоподъемного  крана – строповку (рис.2).

     Безопасность  работ, возможность легкого оперирования с элементом при его подъеме  и установке зависят от правильной строповки. Строповку выполняют при помощи стального каната – стропа. Длина стропа зависит от геометрических размеров конструкций.

     Работы  по строповке грузов и конструкций производят специально выделенный для этого человек – стропальщик. Перед подъемом конструкций проверяются:

     а) соответствие грузоподъемности стропа весу поднимаемого груза;

     б) правильность закрепления стропа;

     в) возможность свободного прохода  груза около близкостоящих конструкций или оборудования;

     г) отсутствие людей возле поднимаемого груза. 

      В местах прикрепления стропа к верхнему поясу фермы, для  предохранения повреждения уголков  фермы и каната, под него подкладывают инвентарные подкладки. 

     1.4. Техника безопасности  при монтаже технологических  металлоконструкций. 

     При монтаже технологических металлоконструкций и нестандартного оборудования рабочие-монтажники имеют дело со сложными тяжёлыми подъёмами, работают на большой высоте почти  без ограждений, пользуются самыми различными видами монтажных приспособлений, производят работы по соединению монтажных  узлов при помощи болтов и электросварки.

     В связи с этим при монтаже технологических  металлоконструкций и нестандартного оборудования необходимо соблюдать  следующие основные правила безопасности.

     К верхолазным и другим монтажным  работам допускаются лица не моложе 18 лет. Каждый рабочий проходит медицинское  освидетельствование.

     При такелажных работах применяют канаты, снабженные свидетельством (сертификатом). Канаты, не имеющие свидетельства  об испытаниях, к работе не допускаются.

     Закрепленные  лебедки и полиспасты перед началом  работы обязательно проверяют на надежность закрепления. При работе с лебедками особое внимание уделяют  исправности и правильной регулировке  тормозов. 

      Перед началом  подъема конструкции или оборудование обязательно проверяют. Проверяют  правильность строповки, наличие отдельных деталей или инструментов, находящихся на поднимаемом элементе, отсутствие грязи, наледи и ржавчины.

     Перед началом монтажа площадка – монтажная  зона – должна быть ограждена.

     Одновременное производство работ в двух и более  ярусах по одной вертикали без  соответствующих защитных устройств  не разрешается.

     Защитные  устройства (сетки, козырьки, перила, бортовые ограждения и т. п.) должны быть предусмотрены  проектом производства работ.

     Территория  строительной площадки в населенном месте во избежание доступа посторонних  лиц должна быть ограждена. На территории строительства должны быть установлены  указатели проездов и проходов.

     Опасные для движения зоны следует ограждать, либо выставлять на их границах предупредительные  надписи и сигналы, видимые как  в дневное, так и в ночное время.

     Для выполнения работ на высоте более 1, 5м при невозможности или нецелесообразности устройства настилов с ограждением  рабочих мест рабочие должны быть снабжены предохранительными поясами.

     Предохранительные пояса, выдаваемые рабочим, должны иметь  паспорта и через каждые 6 месяцев  испытываться статической нагрузкой (300кг) в течение 5 мин. Пояса, находящиеся  в работе, должны подвергаться не реже одного раза в 15 дней осмотру. На предохранительном  поясе должны быть обозначены номер  пояса и дата его испытания. 

      Строповку конструкций следует производить стропами или захватами, грузоподъемность которых соответствует весу поднимаемой конструкции, определяемому по рабочим чертежам. При отсутствии чертежей вес конструкции должен быть определен по ее обмеру.

     Для перехода рабочих с одного места  на другое (на высоте) следует применять  монтажные лестницы, переходные мостики  и трапы. Передвижение по нижнему  поясу фермы или балки допускается  только при наличии натянутого вдоль  них стального каната для зацепления карабина предохранительного пояса. Канат  должен быть натянут туго, провисание или ослабление его не допускается.

     Канат располагают на 1м выше пояса и  натягивают при помощи винтовой стяжки. Концы каната должны надежно закрепляться за конструкции при помощи карабинов. 

Конструктивным  признаком узла поверхностного монтажа (SMD) является присоединение выводов радиоэлементов к контактной площадке, расположенной на поверхности коммутационной платы. Технология поверхностного монтажа (ТПМ) включает технологию изготовления коммутационных плат и радиоэлементов для ПМ, технологию выполнения ПМ, а также оборудование для ПМ, испытание, контроль и ремонт изделий, выполненных по данной технологии.

ТПМ как бы объединяет две технологии при монтаже РЭА: традиционную - монтаж радиоэлементов в отверстии печатных плат и технологию монтажа гибридных схем, при которой монтаж производят на контактных площадках коммутационной платы сваркой или пайкой бескорпусных радиоэлементов только с ограниченными размерами (150 х 150 мм, чаще 48 х 60 мм). При этом для ПМ используют печатные платы больших размеров с двусторонним монтажом, корпусные и бескорпусные радиоэлементы. Однако широкое внедрение ТПМ при изготовлении РЭА, в том числе и бытовой, сдерживается в силу определенных причин; недостаточного развития элементной базы ПМ; сложности с оборудованием трудности освоения новых технологических процессов, очень высоких требований к точности выполнения монтажных операций. Поэтому для большинства конструкций РЭА используют смешанный монтаж, характерный для перехода от технологии традиционного монтажа к ТПМ.

Использование ТПМ дает ряд преимуществ при конструировании РЭА по сравнению с традиционной технологией монтажа:

1. уменьшение  размеров и массы узлов (сокращение  шага между выводами до 2,5 мм и менее, возможность двустороннего расположения радиоэлементов, большая плотность компоновки элементов и т. п.);

2. улучшение технических характеристик (уменьшение длины сигнальных проводников и выводов радиоэлементов, что приводит к резкому снижению паразитных емкостей и индуктивностей, помех, наводок, повышение устойчивости к механическим воздействиям и т. д.). автоматизация сборочных процессов;

3. экономический  эффект (исключение отдельных операций, автоматизация и т.п.). 

  Элементы  узлов поверхностного монтажа.

  К основным элементам узлов ПМ относятся  печатная плата и радиоэлементы. На печатной плате имеются контактные площадки для монтажа радиоэлементов при чистом ПМ или контактные площадки и отверстия для смешанного монтажа, а также коммутационные дорожки. Печатные платы для ПМ обычно называют коммутационными платами. При их изготовлении необходимо учитывать следующие факторы: размеры платы; эффективное использование площади платы; варианты ПМ; число коммутационных слоев плат; ширину и шаг коммутационной дорожки; применение межслойных переходов; электрические характеристики; отвод теплоты.

  С увеличением  размеров коммутационных плат повышаются их функциональные возможности (исключаются промежуточные соединения плат), но затрудняется монтаж и увеличивается стоимость.

  Эффективное использование площади коммутационных плат (плотность монтажа) зависит от варианта ПМ (чистый, смешанный), числа коммутационных слоев платы (однослойные, многослойные), ширины и шага коммутационных дорожек. Для ПМ становятся обычными коммутационные дорожки, имеющие ширину и шаг 0,203 мм (0,008 дюйма) и даже 0,127 мм (0,005 дюйма), что увеличивает плотность монтажа, но технология их  
 

   получения дорогостоящая. Поэтому предпочтение отдают дорожкам шириной 0,254 мм (0,01 дюйма), что позволяет осуществлять и смешанный монтаж. Плотность монтажа также увеличивается за счет применения двустороннего монтажа, вертикальной установки нескольких коммутационных плат на общую несущую плату, использования многослойных коммутационных плат. Многослойные платы автоматически уменьшают трудности разводки, но при этом усложняется технология их изготовления. В качестве изоляционных материалов и оснований для коммутационных плат используют пластмассы, керамические и композиционные материалы. Проводящие шины, проводники, контактные площадки изготавливают из меди или других проводящих материалов. При этом в многослойных платах один слой служит сигнальной шиной

Вторым основным элементом узла ПМ являются радиоэлементы, или компоненты. Все компоненты для  ПМ можно разделить на три большие  группы пассивные, активные, нестандартные.

Пассивные компоненты (резисторы, конденсаторы, диоды) могут выполняются кубической (прямоугольный параллелепипед) или цилиндрической формы.

Активные компоненты (транзисторы, микросхемы) для ПМ могут  иметь несколько типов корпусов. У миниатюрных транзисторов 3 или 4 вывода и корпус типа SOT (Small Outline Transistor). Миниатюрные микросхемы имеют корпус типа S01C (Small Outline Integrated Circuit). После обозначения корпуса указывается цифра, обозначающая число выводов микросхемы.

^                                               Для больших и сложных микросхем корпуса делают с выводами на четыре стороны (18 - 84 вывода и более). Существуют две основные конструкции корпусов:  выводные и безвыводные. Сборка нестандартных компонентов (выключатели, розетки, соединители и т. д.) имеет свои особенности. 
 
 
 
 
 
 

      Краткая характеристика  технологического  процесса ПМ.

При автоматизированном ПМ на коммутационную плату воздействуют высокие температуры (особенно при пайке), и поэтому для увеличения ее термостойкости проводятся дополнительные (подготовительные) операции. К таким операциям относятся оплавление и нанесение паяльной маски. Паяльная маска увеличивает термостойкость, а оплавление улучшает паяемость и продлевает срок паяемости платы.

Технологический процесс ПМ включает следующие основные операции.

  1. Селективное  нанесение припойных паст и  клея (например, с помощью трафаретной печати, дозаторов).

  2. Монтаж  компонентов. Он является центральной  операцией технологического процесса ПМ, и для проведения этой операции монтажная машина должна отличаться высокой точностью. При этом в монтажных машинах применяются устройства автоматического опознавания образцов, юстировки платы, совмещения выводов компонентов с контактными площадками.

  3. Пайка.  В технике ПМ могут использоваться  следующие автоматизированные способы пайки: волной припоя; инфракрасным (ИК) излучением; в паровой фазе; импульсная групповая; лазерная.

  4. Очистка  (отмывка флюса).

5. Контрольные  операции. При ПМ использование  традиционного визуального контроля сильно затруднено из-за малых размеров компонентов, большой насыщенности ими. Поэтому применяют методы автоматизированного видеоконтроля на базе устройств распознавания образцов, а также методы объективного контроля качества пайки на базе лазерной техники.

Особенности контроля и ремонта  изделий с поверхностным  монтажом.

 Как было  описано выше, контроль качества  ПМ вызывает определенные трудности. Кроме автоматизированного видеоконтроля на базе устройств распознавания образцов и контроля качества пайки лазерной техникой применяются испытательные зонды, а также специальные схемы самотестирования. Встроенной испытательной схемой, работающей по соответствующей программе, проверяют функциональные параметры изделия. Основным недостатком такого способа испытаний является усложнение конструкции платы и снижение эффективности использования ее 

 площади.  Обычно автоматический контроль  реализуется на следующих основных  этапах технологического процесса  нанесения припойной пасты; позиционирования компонентов проверки после пайки. При ремонте аппаратов чаще всего приходится выполнять операции демонтажа дефектного компонента с последующим монтажом. Самый распространенный инструмент - это паяльник (микропаяльник), с его помощью можно проводить демонтаж и монтаж при ПМ пассивных компонентов и при применении захватов специальной формы - простых активных элементов (корпуса типа SOT). Но при выполнении работы необходимо быть очень внимательным, чтобы не повредить другие компоненты, коммутационные дорожки, контактные площадки.

Демонтаж и  монтаж сложных компонентов ПМ производить  с помощью паяльника очень трудно, а часто невозможно. В таких случаях может  применяться приспособление, оснащенное нагревательными капиллярами (для разогрева мест пайки) со сменными наконечниками, рассчитанными на компоненты различных форм и размеров. Удаление дефектного компонента и установка на его место исправного производятся с помощью вакуумного присоса. Может использоваться и микроскоп, который обеспечивает контроль точности позиционирования устанавливаемого компонента. Демонтаж и монтаж дефектных компонентов можно производить с помощью других методов пайки, применяемых в ТПМ. Исправление брака в сущности сводится к повторному выполнению определенной части сборочно-монтажных операций. В тех случаях, когда стоимость микросборок ПМ небольшая, проще и дешевле их заменить. При ремонте изделий с ПМ необходимы тщательный контроль и управление процессом устранения брака, чтобы исключить возможность повреждения годного компонента, соседних компонентов и других элементов коммутационной платы. 

К пускорегулирующей  аппаратуре относят: рубильники, пакетные выключатели и переключатели, ключи  управления. Рубильники и переключатели  являются ручными неавтоматическими  аппаратами управления. Рубильники изготовляют  одно-, двух- и трёхполюсными. Рубильники и переключатели с центральной рукояткой служат только для отключения предварительно обесточенных цепей. Аппараты с боковой рукояткой, боковым и центральным рычажным приводами могут  

коммутировать электрические цепи под нагрузкой. Выпускаются также рубильники с  боковой рукояткой и защитным кожухом. Пакетные выключатели и  переключатели применяют как  коммутационные аппараты в цепях  переменного тока напряжением до 440 В, частотой 50 и 60 Гц и в цепях постоянного тока до 220 В. Кнопки управления применяют для дистанционного управления электромагнитными автоматами. Несколько кнопок, установленных в одном блоке, называют кнопочным постом. Ключи управления служат для замыкания и размыкания цепей управления и сигнализации при дистанционном включении или отключении высоковольтных выключателей и разъединителей. Аппараты управления могут быть встроены непосредственно в технологические механизмы, установлены около них или размещены в отдельных электропомещениях на распределительных щитах или станциях управления. Многие механизмы выпускают комплектно со встроенной аппаратурой управления и защиты. Выбор способа размещения аппаратов управления зависит от ряда обстоятельств, главнейшими из которых являются: условия окружающей среды, система управления технологическими механизмами, системы построения электрической сети. В условиях пыльной, влажной и пожароопасной среды может оказаться целесообразным аппараты управления принять в открытом или защищённом исполнении и разместить их централизованно, в специально выделенных помещениях. В условиях взрывоопасной и химически активной среды установка аппаратов управления в специальных изолированных помещениях может оказаться даже необходимой. Щиты станций управления (ЩСУ), устанавливаемые в электропомещениях, обычно собирают на свободно стоящих каркасах из типовых станций управления (блоков управления) заводского изготовления и служат для приёма электроэнергии, её распределения между электроприёмниками и дистанционного управления ими. От специальных блоков с автоматами или предохранителями, установленных на этих же щитах, осуществляют питание электроприёмников, имеющих местное управление. В качестве распределительных устройств, устанавливаемых непосредственно в цехе, применяют силовые пункты (шкафы) следующих серий: - блочные серии ПРБ, комплектуемые из блоков предохранитель-выключатель БПВ - силовые серии ПР с встроенными в них автоматами, скомплектованными в различных комбинациях; изготовляются в навесном, навесном утопленном и напольном исполнении; количество встраиваемых автоматов –от 4 до 30 - силовые распределительные серии СП и СПУ,  

предназначены для распределения электрической  энергии и защиты людей. 

БУДУЩЕЕ КОММУТАЦИОННОЙ АППАРАТУРЫ ВЫСОКОГО НАПРЯЖЕНИЯ  

Будущее коммутационной аппаратуры высокого напряжения связано  с решением двух основных проблем  – поиском новых высокоэффективных  технических решений и вытеснением  из эксплуатации устаревших (и экономически невыгодных) аппаратов. Решение обеих  проблем требует больших финансовых затрат и времени, что и определяет скорость решения этих проблем.  

В РФ проблема замены устаревших аппаратов стоит особенно остро. По степени оснащенности современными выключателями российские энергосистемы  отстают от зарубежных примерно на 30 лет. Причем продолжается эксплуатация выключателей, устаревших очень давно (воздушные выключатели серий  ВВН, ВВШ, ВВ, масляные баковые выключатели типа МКП и др.).

Одна из основных задач в области коммутационной аппаратуры – повышение ее надежности. В мире регулярно проводится анализ отказов аппаратов. В Исследовательском  комитете А3 СИГРЭ функционирует  рабочая группа по изучению надежности оборудования высокого напряжения. Надежность оборудования зависит как от своевременной  разработки аппаратов новых поколений, так и от своевременной замены устаревших аппаратов в эксплуатации.

Другая важная задача – снижение весо-габаритных характеристик и материалоемкости аппаратов, уменьшение их числа за счет использования прогрессивных технических решений. При этом выполнение этой задачи не должно приводить к снижению надежности оборудования.

К важным можно отнести и задачу снижения эксплуатационных затрат, создания практически необслуживаемого в течение всего срока службы оборудования. 

В мире ужесточаются требования по экологической чистоте  оборудования, и решения, которые  раньше считались приемлемыми, сегодня  подвергаются пересмотру. Во многих случаях  задача обеспечения экологической  чистоты выходит на первый план.

Наконец, следует  отметить в числе важных задач  снижение энергопотребления коммутационных аппаратов (в частности, уменьшение энергопотребления приводами аппаратов). Эта соответствует тем серьезным  усилиям, которые предпринимаются  в мире в части энергосбережения. 

СОВЕРШЕНСТВОВАНИЕ ПАРКА КОММУТАЦИОННЫХ АППАРАТОВ, НАХОДЯЩИХСЯ  В ЭКСПЛУАТАЦИИ  

Состав парка  эксплуатируемых в мире выключателей на напряжение 63 кВ и выше в начале XXI века, по данным СИГРЭ [1], показан  на рисунке 1.