Електрообладнання та автоматизований електропривід механізму кантователя прокатного стану

Размещено на http://www.allbest.ru/

Електрообладнання та автоматизований електропривід механізму кантователя прокатного стану

електропривід кантователь автоматизований прокатний

Реферат

Пояснювальна записка: с., рис., табл., додаток, посилань, 4 аркуша графічної частини

Об'єкт проектування - електропривод машини завантаження печі РБЦ.

Мета роботи - покращення якості роботи електропривода машини завантаження печі з метою підвищення техніко-економічних показників механізму.

В загальній частині дипломного проекту коротко викладено технологічний процес установки; роль, яку відіграє механізм в технологічному процесі, а також його конструктивні особливості. Виконано вибір та техніко-економічне обґрунтування системи електропривода.

У спеціальній частині виконано розрахунок потужності та вибір електродвигуна; розрахунок та вибір основних елементів системи. Виконано розрахунок елементів і параметрів тиристорного перетворювача та електромеханічних характеристик системи ТП-Д, а також досліджені перехідні процеси електропривода механізму.

В організаційній частині розрахована чисельність персоналу електрослужби по технічному обслуговуванню обладнання рейкобалкового цеху та виконано розрахунок фонду заробітної плати.

В економічній частині виконано розрахунок по визначенню економічної ефективності проектних заходів.

У частині “Охорона праці ” розглянуті заходи щодо поліпшення умов праці у рейкобалковому цеху ВАТ “ДМКД”.

Вступ

Значення металургійної промисловості в господарському комплексі України. Перспективи розвитку в управлінні електроприводом.

Чорна металургія є однієї з найважливіших галузей промисловості. Висока механічна міцність чорних металів, легкість їхньої обробки й більші природні запаси залізної руди обумовили саме широке використання сталі й чавуну як основних вихідних матеріалів у машинобудуванні, верстатобудуванні, електричній промисловості, суднобудуванні й інших галузях промисловості. Із чавунного лиття й стали виготовляють верстати, виробничі, сільськогосподарські машини й інші вироби. Широко застосовують профільну сталь, одержувану прокаткою: залізничні рейки, труби для нафтової й газової промисловості, тонка холоднокатаний аркуш, що застосовується для штампування в автомобілебудуванні, електротехнічні сталі, балки, сортовий метал для сталевих конструкцій.

Успіхи, досягнуті в області чорної металургії, значною мірою обумовлені широким розвитком автоматизації металургійного виробництва, основою якої є електропривод.

Автоматизований електропривод сьогодні - це найважливіша, що бурхливо розвивається область техніки, що займала одне із провідних місць в електрифікації промислових підприємств. Сучасний електропривод використовує електричні машини, електричні апарати, елементи автоматики промислової електроніки, різні обчислювальні машини.

Поява нових елементів у техніку відкриває додаткові можливості при створенні нових і вдосконаленні традиційних типів електроприводів.

Одним з потужних важелів у розвитку автоматизованого електропривода є широке застосування в ньому напівпровідникової техніки. Ряд нових положень теорії електропривода пов'язаний із застосуванням напівпровідникових перетворювачів для харчування електродвигунів постійного струму, з розвитком частотних перетворювачів, що живлять електродвигуни змінного струму, і т.п.

Слід зазначити, що немаловажне значення в розвитку електропривода має вдосконалювання методів його дослідження й проектування. Зокрема, застосування в інженерній практиці аналогової й цифрової обчислювальної техніки дозволяє більш якісно й швидко проектувати складні системи електропривода.

Сучасні електроприводи відрізняються високим ступенем автоматизації їхньої роботи. Це приводить до того, що електропривод може працювати в найбільш економічних режимах і відтворювати з високою точністю рух, необхідний відповідно до технологічних умов роботи, виробничої машини або механізму.

У цей час у металургійному виробництві склалася ситуація, коли поряд із сучасними перетворювальними агрегатами, що управляють найбільш відповідальними механізмами, існують застарілі системи керування для привода допоміжних механізмів цехів, такі як ртутні випрямлячі, системи іонного привода, системи електромагнітний підсилювач - двигун (ЭМУ - Д), застосовуються двигуни застарілих серій зі зниженими техніко-економічними показниками роботи. У цілому, вони негативно впливають на продуктивність цехів, якість електричної енергії підприємства. Але електропривод розвивається в напрямку, коли є можливість заміни цих застарілих електроприводів і рятування від «вузьких місць». Тому, актуальними стають питання проектування, заміни застарілих систем електропривода новими, технічно й морально сучасними. Це завдання й поставлене в даному дипломному проекті.

У даному дипломному проекті обґрунтована необхідність заміни існуючої системи релейно-контакторного керування системою тиристорний перетворювач - двигун постійного струму (ТП - Д), наведене техніко-економічне порівняння існуючої й пропонованої системи електропривода, зроблений розрахунок параметрів схеми, розраховані показники перехідних процесів, що відповідають вимогам технології, безаварійної роботи.

1. Загальна частина

1.1 Опис технологічного процесу рейкобалкового цеху

Прокатне виробництво є ланкою, що закінчує, у ланцюзі металургійного виробництва. Більша частина всієї сталі, виплавлюваної в ливарних цехах комбінату, відливається в злитки з наступною передачею їх у прокатні цехи. У виробничому циклі Дніпровського металургійного комбінату їм Ф. Э. Дзержинського - Блюмінг 1050 є сполучною ланкою сталеплавильних цехів із цехами, що випускають придатний прокат.

Гарячий метал з температурою 700 - 800°С надходить у Рейкобалковий цех з Конверторного комплексу. Потім, для підігріву злитки занурюють у нагрівальні колодязі спеціальним кліщовим колодязним краном. Колодязі призначені для нагрівання як холодних, так і гарячих злитків до потрібної температури і їхньої наступної прокатки на блюмінгу. Переваги колодязів перед звичайними печами полягає в наступному:

при вертикальному положенні злитків у колодязях майже вся поверхня обмивається гарячими газами, завдяки чому досягається швидке й рівномірне нагрівання металу;

значно полегшуються операції завантаження й вивантаження злитків тим самим кліщовим краном.

Після нагрівання злитків до температури 1250 - 1280°С и витримки при цій температурі 2,5-3,5 годин, вони видаються на рольганг, що підводить, обтискної кліті. Обтиснення злитка здійснюється за кілька реверсивних проходів його через валки. Для одержання блюмів квадратного перетину застосовують злитки квадратного перетину й у процесі обтиснення злитка його кантують на 90°. Кантування здійснюють через 2 - 4 пропуски, тобто після парних проходів.

Після прокатки злитків на блюмінгу на поверхні прокатних блюмів є різні дефекти (тріщини, заходи, окалини й шлаків і т.п.).

Перед подальшою прокаткою блюмів з їхньої поверхні віддаляються ці дефекти двома способами:

зачищенням поверхні холодних блюмів на складі; ручними автогенними різаками й пневматичними зубилами, обдиранням і т.п.; ці операції вимагають застосування важкої фізичної праці;

зачищенням поверхні гарячих блюмів відразу ж після закінчення прокатки їх на стані, тобто в потоці руху металу по рольгангу між станом і ножицями.

При різанні блюмів ножицями на мірні довжини, обрізки від їх головної й хвостової частин становлять 10 - 15% по масі. Збирання здійснюється конвеєром з безперервним завантаженням обрізків у спеціальні суцільнометалеві залізничні платформи.

Устаткування потокових технологічних ліній прокатного цеху, що не входять у лінії робочих клітей прокатних станів, призначено для подачі металу від печі іл нагрівальних колодязів до прийомного рольганга стана, повороту злитка на рольгангу (поворотні пристрої), транспортування металу відповідно до технологічного процесу (рольганги), пересування металу уздовж бочки валків для завдання його у відповідний калібр (маніпулятори), повороту металу щодо його поздовжньої осі (кантователи) і т.буд.

Кантователи в лініях прокатки служать для повороту полоси, щодо її поздовжньої осі на 90° перед завданням у наступний калібр валків для забезпечення рівномірного обтиснення металу по всьому перетині.

Кантователь призначений для кантування розкатів, що перебувають на стелажі огляду, з метою контролю другої сторони розкату.

Кантователь складається із двох кривошипно-шатунних механізмів, один із яких переміщає важелі, що кантують, а другий - приймальні важелі. Кожний кривошипно-шатунний механізм складається із провідних і веденого кривошипів, з'єднаних тягою. Ведений кривошип обертає вал, на який насаджені трохи кантують (приймалень) важелів з упорами.

Мал.2 Кантователь

1.2 Короткі технічні характеристики механізму кантователя

1.2.1 Призначення механізму

Маніпулятор призначений для пересування металу по роликах робочого рольганга паралельно їхній бочці з метою наступного правильного напрямку металу у валки (або їхні калібри). Одночасно із цим лінійки маніпулятора випрямляють прокочується скобу, що, якщо вона скривилася при прокатці. Маніпулятори застосовують тільки при прокатці злитків і щодо товстої заготівлі й смуги, тобто на блюмінгах, рейкобалкових і крупносортних станах і на толстолистових станах.

Кантователи в лініях прокатки служать для повороту (кантування) прокочується, що (злитка, заготівлі, блюма, профілю) щодо його поздовжньої осі на 90⁰ перед завданням у наступний калібр валків для забезпечення рівномірного обтиснення металу по всьому перетині. Такі кантователи застосовують і в рейкобалковому цеху.

1.2.2 Порядок роботи механізму

У вихідному положенні чотири гаки кантователя перебувають нижче рівня верхньої крайки роликів рольганга, по яких транспортується злиток. перед, Що Надійшов на рольганг, кліттю злиток установлюється манипуляторными лінійками по осі першого калібру валків кліті. Потім, у процесі прокатки, при зупиненому рольгангу перед кліттю, оператор включає привод кантователя. При кантуванні відбувається поворот тихохідного вала редуктора на 360⁰.

1.2.3 Технічні дані

найбільша маса злитка, кг

робочий хід кривошипа, мм

кількість гаків, шт.

частота обертання кривошипа, про/хв. 8000

1.3 Опис кінематичної схеми механізму кантователя

Мал. 3 Кінематична схема кантователя

На блюмінгу 1050 рейкобалкового цеху застосовують кантователи крюкового типу, принцип дії якого полягає в наступному (мал. 3): у лінійці маніпулятора 1 (з боку привода) передбачені напрямні пази, у яких можуть вертикально пересуватися гаки, що кантують, 5; підйом і опускання гаків здійснюються поворотом важеля 4; шарнірно з'єднані з гаками. Вал D зі своїми підшипниками змонтований на лінійці маніпулятора 1 і повертається при ході штанги 9 уліво. При кантуванні гаки 5 піднімаються нагору, захоплюють нижню частину блюма й повертають (перекидають, кантують) його щодо нижнього лівого ребра; з метою зменшення динамічного удару об ролики рольганга злиток кантується на ліву лінійку, що при цьому відсувається.

Штанга кантователя 9 із зубчастою рейкою 7 приводиться в рух від двох механізмів, кинематически впливають на одну рейкову шестірню 10, що є планетарною шестірнею спеціального, так званого диференційно-планетарного редуктора. Коли пересувається права лінійка маніпулятора, одночасно обертається шестірня 11 і переміщається штанга 9 кантователя, тобто планетарна шестірня 12 повинна при цьому обертатися з тією же швидкістю, що й шестірня 11.

Для кантування блюма необхідно повернути вал D з гаками кантователя. Поворот вала здійснюється рухом уперед штанги 9 з рейкою при обертанні планетарної шестірні; у цьому випадку це обертання повідомляється шатунно-кривошипним механізмом 3, що приводиться в рух електродвигуном потужністю 70 кВт. При цього електродвигуна й повороті кривошипа До шатун повертає корпус редуктора 12 уліво; при цьому планетарна шестірня стане провідної й при обкатуванні по нижній шестірні вона змусить рейку й штангу кантователя рухатися вперед (уліво) тобто повертати вал кантователя. Після кантування гаки кантователя при підйомі у верхнє положення повністю заходять у поздовжній паз у лінійці, завдяки чому лінійкою можна пересувати блюм по рольгангу, не чекаючи опускання гаків у нижнє положення; остання операція (опускання гаків) сполучається потім згодом паузи між пропусками металу через валки.

1.4 Техніко-економічне порівняння систем керування

При виборі системи регульованого електропривода для механізмів прокатних цехів варто вивчити всі можливі варіанти й виконати технико - економічне обґрунтування.

Необхідно розглядати наступні основні системи:

Тиристорний перетворювач - двигун постійного струму (ТП - Д) з послідовною корекцією (на базі УБСР).

Тиристорний перетворювач - двигун постійного струму (ТП - Д с паралельним включенням зворотних зв'язків (з підсумовуючим підсилювачем).

Тиристорний перетворювач частоти - двигун змінного струму (ТПЧ - Д) з автономним інвертором (АИ).

Тиристорний перетворювач частоти - двигун змінного струму (ТПЧ - Д) з безпосереднім зв'язком (із циклоконвертером).

Асинхронно-вентильний каскад (АВК).

Асинхронний електропривод з фазовим керуванням тиристорами в ланцюзі статора (ТСУ - ПЕКЛО).

Асинхронний електропривод зі сполученням рухового й гальмового режимів в одній машині.

Двухдвигунний асинхронний електропривод зі сполученням режимів.

Двухдвигунний асинхронний диференціальний електропривод (ЭПД).

Двухдвигунний асинхронний диференціальний електропривод (ЭПД) з машинами змінного (ПЕКЛО) і постійного (ДП) струму.

Асинхронний електропривод з перемиканням на групове джерело низької частоти.

Електропривод постійного струму із шунтуванням якоря резисторами.

Многоскоростний асинхронний електропривод.

Електропривод постійного струму з регулятором порушення (РВ).

Порівняльна характеристика систем регульованого електропривода дозволяє дати рекомендації з їхнього застосування на металургійних агрегатах.

Варіанти № 1 і 2. Системи тиристорного електропривода постійного струму мають найбільш високі регулювальні й динамічні властивості. Їх застосовують на металургійних механізмах, що вимагають плавного регулювання швидкості в широкому діапазоні й забезпечення високої швидкодії.

Застосування цих систем виправдано при менш твердих технологічних вимогах, але при потужності привода в кілька сотень кВт і більше, коли силова комутуюча апаратура і ящики резисторів громіздкі й дорогі.

Варіанти № 3 і 4. За допомогою систем електропривода змінного струму із частотним регулюванням ТПЧ - Д у окремих випадках можна вирішити ті ж завдання, що й системами ТП - Д, однак діапазон регулювання швидкості при цьому значно менше. Їхнє застосування виправдане з економічної точки зору лише для механізмів із многодвигательными приводами, високошвидкісних приводів, механізмів, установлених у вибухонебезпечному середовищі, а також для підвищення продуктивності діючих механізмів з асинхронним електроприводом (за рахунок підвищення частоти до 70 - 75 Гц і збільшення швидкості в 1,4 (1,5 рази).

Варіант № 5. Системи АВК рекомендуються:

для механізмів з вентиляторним навантаженням для тривалості включення ПВ = 100% і діапазоні регулювання (Д), рівному 2 - 5;

для механізмів повторно - короткочасного режиму із числом включень у годину до 1200 при Д ( 30.

Варіант № 6. Система з фазовим керуванням тиристорним комутатором у статорі зі зворотним зв'язком по швидкості дозволяє одержати діапазон регулювання Д = 10. Однак, через значний ріст струму зі збільшенням ковзання ця система рекомендується, в основному, для механізмів, що працюють короткочасно на низької швидкості.

Варіант № 7 і 8. Схеми накладення постійного струму на змінний в обмотці статора, схема з подачею постійного струму в одну з обмоток двошвидкісне ПЕКЛО й схема з перемиканням одного з ПЕКЛО двухдвигательного привода в режим динамічного гальмування рекомендується, як правило, для механізмів, що вимагають різкого зниження швидкості (до 5 - 10% від номінальної) перед точною зупинкою в заданій позиції.

Варіанти № 9 і 10. Двухдвигательный електропривод з механічним диференціалом (ЭПД) дає можливість одержати будь-які діапазони східчастого регулювання швидкості при використанні асинхронних двигунів і плавного регулювання при досить обмеженому (1:2) діапазоні зміни швидкості одного із двигунів - у схемі із приводом робочого механізму від одного із сонячних коліс диференціала.

ЭПД дозволяє одержати сверхширокі діапазони регулювання, які не забезпечують інші системи електропривода.

Слід зазначити ряд властивостей ЭПД, досить коштовних для металургійних механізмів:

обмеження ударних перевантажень при пуску на упор;

можливість тривалої роботи із загальмованим вихідним валом;

ідеальний розподіл навантажень між двигунами;

відсутність перевантаження двигуна, що залишився в роботі, і механічних передач при виході з ладу одного двигуна;

досить висока швидкість обох двигунів при глибокому регулюванні швидкості вихідного вала, що дозволяє не знижувати навантаження самовентильованих двигунів і відмовитися від дорогих установок примусової вентиляції.

Маса асинхронного ЭПД із більшим діапазоном східчастого регулювання менше на 30%, а його вартість із урахуванням редуктора становить не більше 50% вартості однорухового електропривода постійного струму за схемою ТП - Д (при однакових загальних діапазонах регулювання швидкості). Схема керування асинхронним ЭПД досить проста.

Варіант № 11. Схема з перемиканням ПЕКЛО на джерело низької частоти рекомендується для ліній з більшим числом позиційних електроприводів.

Варіант № 12. Схеми із шунтуванням якоря рекомендується застосовувати при наявності електроприводів постійного струму механізмів, що вимагають східчастого регулювання, зокрема, для точної зупинки.

Варіант № 13. Застосовується аналогічно варіанту № 12, але при відсутності особливих вимог до плавності пуску; велика кількість циклів у годину не допускається.

Варіант № 14. Область застосування схеми з регулюванням порушення традиційна - механізми, регульовані при постійній потужності, коли статичний момент змінюється назад - пропорційно частоті обертання.

Систему керування вибирають на основі аналізу порівняльних даних: діапазону регулювання, способу керування, зносостійкості, діапазону можливих потужностей електропривода, показників енергетики й динаміки, а також додаткових даних, що визначають умови експлуатації електроприводів.

Економічна оцінка систем керування повинна базуватися на принципі мінімальних витрат, пов'язаних з первісними витратами, експлуатаційними витратами на ремонт, а також з витратами енергії, споживаної з мережі на розгін і гальмування електропривода механізму кантователя за період експлуатації до капітального ремонту.

Для електропривода механізму кантователя застосована система керування генератор - двигун постійного струму (Г - Д), що володіє високими регулювальними властивостями, що вважалася, донедавна, найбільш ефективної для забезпечення широкого діапазону регулювання при всіх умовах навантаження електропривода. У системі Г - Д регульована напруга підводить до якоря двигуна постійного струму від генератора. Двигун має незалежне порушення. У системі здійснюється регулювання частоти обертання шляхом зменшення або збільшення подводимого напруги до генератора. Діапазон регулювання швидкості може бути забезпечений у межах 20:1 без застосування тахогенераторів або інших пристроїв контролю частоти обертання. Система Г - Д має гарні регулювальні характеристики, порівняно невисокою вартістю й більшим терміном служби. Однак наявність обертових перетворювачів роблять цю систему громіздкої: неї відрізняють незадовільні массогабаритные характеристики, що є основною умовою, що обмежує її застосування. Крім того система Г - Д вимагає регулярного обслуговування й підвищених витрат на профілактичний відхід. Тому, в останні роки, усе більше широке застосування знаходить система тиристорний перетворювач - двигун постійного струму (ТП - Д).

Система ТП - Д використовує тиристорний пристрій, що представляє собою два випрямлячі з напругою, регульованою шляхом зміни кута відкриття тиристорів.

Система ТП - Д має гарні регулювальні властивості. При діапазоні регулювання 10:1 ( 15:1 вона не вимагає застосування тахогенераторів для контролю швидкості. Застосування тахометрической зворотного зв'язка по швидкості дозволяє підняти діапазон регулювання до 30:1. Треба, однак, відзначити, що тиристорні агрегати є відносно складними пристроями з високою вартістю одиниці встановленої потужності й вимагають кваліфікованого обслуговування. Недоліком системи ТП - Д є погіршення якості електроенергії в мережі, особливо при малопотужних джерелах харчування. Рекомендується застосовувати систему ТП - Д при харчуванні від джерела, потужністю не менш 30% потужності електропривода.

Порівняльна оцінка наведена в таблиці 1.1.

Найбільш оптимальною системою керування для електропривода механізму кантователя буде система ТП - Д.

Таблиця 1.1 - Порівняльна технічна характеристика систем Г - Д и ТП - Д

Рекомендована література

1.Васін В. М. Електричний привод. -М., вища школа, 1984р.

2.Чиликін М.Г. Сандлер А.С. Загальний курс електроприводу.-М., Енерговидавництва,1981р.

3.Цейтлін Л.С. Електропривод та електрообладнання металургійних цехів.-М., «Металургія», 1990р.

4.Якуре А.Г. крановий електропривод.-М., Енергоатом видавнинтво, 1988р.

5.Фотієв М.М. Електропривод та електрообладнання металургійних цехів.-М., «Металургія», 1990р.

6.Москаленко В.В. Електричний привод.-М., вища школа, 1991р.

7.Постніков Н.П., Рубашев Г.М. Електропостачання промислових підприємств та установок.-М.,Стройіздат, 1989р.

8.Коновалава Л.П., Рожкова Л.Д. Електропостачання промислових підприємств та установок.-М., Енергоатоміздат,1989р.

9.Ільінський Б.Д. Охорона праці на підприємствах чорної металургії.-М., Металурія, 1978р.

10.Тайц А.А. Електропостачання металургійних заводів, 1982р.

Размещено на Allbest.ru