Расчет электропривода щековой дробилки

Размещено на http://www.allbest.ru/

ВВЕДЕНИЕ

Автоматизация технологических процессов является едва ли не решающим фактором повышения производительности и улучшения условий труда, улучшения экономических показателей.

Создание новых высокопроизводительных технологических процессов с большой скоростью выполнения операций и значительной единичной мощностью агрегатов требует быстродействующих и надежных технических средств для управления и контроля, обеспечивающих реализацию преимуществ новой технологии. При этом уровень автоматизации выбирается уже при синтезе технологий и, в свою очередь, во многом определяет эту технологию (системное проектирование автоматизированных технологических комплексов, в том числе автоматизированного оборудования).

Особое значение как основному звену автоматизации отводится электроприводу. Информационные функции электропривода очень велики. Электропривод позволяет наиболее простыми методами определять силовые параметры технологического процесса, осуществлять диагностику и контроль работы оборудования. Повышение технического уровня дробильного оборудования в первую очередь связано с совершенствованием характеристик и расширением функциональных возможностей электропривода.

Одним из первых этапов при производстве строительных материалов, является процесс дробления. Рассматривая пути повышения эффективности процессов измельчения и снижения их энергоемкости с учетом отечественного и зарубежного опыта, следует обратить внимание на оснащение дробильного оборудования современными средствами управления.

В настоящее время идет массовое строительство автомобильных дорог, реставрация старых дорожных одежд, строительство зданий и т.д. Поэтому возникает потребность в нерудных материалах. Чтобы приготовить материал, для какого либо вида работ необходимо его довести до нужного размера. Для этого применяют аппараты, в которых осуществляется дробление руды - дробилки. Эти аппараты отличаются по принципу устройства механизма, создающего разрушающее воздействие, и по способу воздействия на минеральные сростки: кратковременная динамическая нагрузка - удар, медленное приложение силы - раздавливание и раскалывание, абразивное разрушение - истирание и др.

В зависимости от свойств руды (прочность, вязкость, хрупкость и др.) выбирается наиболее эффективный способ внешнего силового воздействия на куски руды с целью их дробления. Например, если руда прочная и не хрупкая, то наилучшим способом ее разрушения может быть раздавливание или удар.

По принципу действия дробильные машины разделяют на щековые, конусные, валковые, и ударного действия. На обогатительных фабриках наибольшее распространение получили дробилки с простым качанием щеки. Такую дробилку используют для крупного и среднего дробления.

Достоинством щековой дробилки является пригодность для дробления сухих, глинистых и влажных материалов абразивности и крепости (с пределом прочности на сжатие до 2500 кгс/см²); простая конструкция с малым числом деталей и хорошей эксплуатационной надежностью; исполнительный двухколенчатый механизм прост кинематически и надежен в работе. Механизм создан 120 лет тому назад и пока остается непревзойденным в том отношении, что создает колоссальное раздавливающее усилие между щеками при малых усилиях на цапфах вала и головке шатуна.

1. ОБЩАЯ ЧАСТЬ

1.1 Краткая техническая характеристика щековой дробилки

Щековая дробилка является универсальной машиной для дробления материалов. Применяется на горных породах любых прочностей, на шлаках, некоторых металлических материалах. Применение невозможно на вязкоупругих материалах, таких как древесина, полимеры, определенные металлические сплавы. Входная крупность достигает 1500 мм. Крупность готового для небольших дробилок составляет до 10 мм. Щековые дробилки, рисунок 1, имеются во всех классах дробления: крупном, среднем и мелком.

Рисунок 1 - Схема щековой дробилки

Щековые дробилки в промышленности строительных материалов чаще всего применяются для крупного и среднего дробления кусковых материалов. Они отличаются простотой и надежностью конструкции и несложны в обслуживании. Дробление материала в щековых дробилках происходит между подвижной и неподвижной щеками путем периодического нажатия подвижной щеки на материал. Основными параметрами, характеризующими щековую дробилку, являются размеры загрузочного и разгрузочного отверстий. Шириной загрузочного отверстия определяется наибольший размер загружаемых кусков. Размер куска принимается равным 0,8-0,85 ширины загрузочного отверстия. От равномерности подачи материала и равномерности распределения его по длине загрузочного отверстия зависит производительность дробилки. Все существующие типы щековых дробилок можно классифицировать по следующим конструктивным признакам: по методу подвеса подвижной щеки - на дробилки с верхним подвесом и с нижним подвесом подвижной щеки. При нижнем подвесе наибольший размах подвижной щеки будет вверху, у входного отверстия. По устройству они делятся на две группы: с простым и сложным качанием щеки (возможно движение как одной щеки, так и двух щек).

Щековая дробилка с простым движением щеки, состоит из стальной литой станины эксцентрикового вала, шатуна, оси, распорных плит.

На рисунке 1, показана типовая конструкция дробилки для крупного дробления с простым движением подвижной щеки. Подвижная щека 3, ось 4 которой установлена в подшипниках скольжения, закрепленных на боковых стенках станины 1, получает качательные движения через распорные плиты 10 и 11 от шатуна 6, подвешенного на эксцентричной части вала 5, приводимого во вращение от электродвигателя через клиноременную передачу. Рабочие поверхности щек футеруют сменными дробящими плитами 12 и 13, изготавливаемыми из износостойкой стали 110Г13Л.



1.Боковые стенки станины 7.Пружина

2. Сменные плиты 8. Тяга

3. Подвижная щека 9.Упор

4. Ось подвижной щеки 10, 11. Распорные плиты

5. Эксцентричная часть вала 12,13. Дробящие плиты

6. Шатун

Рисунок 2 - Щековая дробилка с простым движением щеки

Боковые стенки камеры дробления также облицованы сменными плитами 2. Рабочую поверхность дробящей плиты, как правило, изготавливают рифленой и реже (для первичного дробления) гладкой. От продольного профиля плит зависят условия захвата кусков и гранулометрический состав материала.

Циклический характер работы щековых дробилок (максимальное нагружение при сближении щек и холостой ход при их расхождении) создает неравномерную нагрузку на двигатель. Для выравнивания нагрузки на приводном валу устанавливают маховик и шкив-маховик. Маховики аккумулируют энергию при холостом ходе и отдают ее при ходе сжатия.

В процессе эксплуатации возникает необходимость регулировать ширину выходной щели камеры дробления. В крупных дробилках для этого устанавливают разные по толщине прокладки между упором 9 и задней стенкой станины. Гарантированное замыкание звеньев механизма привода подвижной щеки в дробилках с ломающимися распорными плитами осуществляется пружиной 7 и тягой 8.

Щековая дробилка со сложным движением щеки, рисунок 3, состоит из двух основных узлов: станины и эксцентрикового вала с подвешенной на нем дробящей щекой. К передней стенке станины внутренней стороны крепится с помощью футеровок неподвижная дробящая плита 10. Щека дробилки подвешивается верхним концом на главный эксцентриковый вал, от которого она получает движение.

1.Передняя стенка станины 7.Пружина 2.Защитный кожух 8.Распорная плита 3.Подвижная щека 9.Подвижная дробящая плита 4.Эксцентриковый вал 10.Неподвижная дробящая плита 5.Задняя балка

6.Тяга

Рисунок 3- Щековая дробилка со сложным движением подвижной щеки

Станина крупных дробилок состоит из двух частей, соединенных в горизонтальной плоскости болтами. Станины дробилок малых размеров литые неразъемные. На обоих концах эксцентрикового вала через фрикционные муфты закреплены маховики, один из которых является одновременно приводным шкивом, на котором имеются проточки для клиновых ремней. Эксцентриковый вал устанавливается на подшипниках скольжения, последние крепятся в выемках боковых стенок станины. Вкладыши подшипников заливаются антифрикционным материалом (баббитом). Вал в средней части имеет эксцентричность. Шатун подвешивается на эксцентриковую часть вала.

В верхней части шатуна имеется головка, которая состоит из корпуса и крышки, соединенных болтами, в нижней части имеются продольные пазы с вкладышами, на которые опираются головки передней и задней распорных плит.

Распорные плиты изготавливают из чугуна. Во многих конструкциях задняя плита выполняет также роль предохранительного устройства. В этом случае она рассчитывается по уменьшенному запасу прочности на сжатие.

Иногда эта плита изготавливается из двух частей, соединенных между собой заклепками или болтами.

Перед пуском электродвигателя по трубопроводу в гидроцилиндр подается масло. При этом пружины сжимаются, крышка отходит вправо и ослабляет сцепление между дисками. Затем включается электродвигатель дробилки. Шкив-маховик, а следовательно, соединенные с ним втулка с дисками приводится во вращение. Диски в это время проскальзывают. Когда маховик достигает необходимого числа оборотов, прекращается подача масла в гидроцилиндр, и пружины надавливают на крышку. Крышка надавливают на диски и вводит последние в зацепление. Эксцентриковый вал начинает вращаться, при этом ввод дробилки в действие происходит не рывком, а плавно. Пространство, ограниченное подвижной и неподвижной щеками и частью продольных стенок станины, называется камерой дробления. Высота камеры дробления больше ширины загрузочного отверстия в 2 - 2,4 раза. Продольные стенки камеры дробления футеруются высокоуглеродистыми или марганцовистыми стальными плитами. Профиль футеровки подвижной и неподвижной щек может быть различным (ребристым, волнистым и т.д.), боковые плиты гладкие. Ось подвеса боковой щеки обычно выносится примерно на 0,5 ширины загрузочного отверстия выше верхнего уровня камеры дробления. Этим достигается увеличение хода подвижной щеки на уровне загрузочного отверстия дробилки. Ход щеки на уровне загрузочного отверстия принимается равным примерно одной сотой от ширины загрузочного отверстия. На нижнем конце задней стенки подвижной щеки крепятся две тяги замыкающего устройства. Назначение тяг - способствовать возврату подвижной щеки в исходное положение при посредстве пружин. Регулирование ширины разгрузочного отверстия производится путем замены распорных плит (у крупных дробилок) или установкой прокладок между вкладышем распорной плиты и задней стенкой станины, или с помощью клинового регулировочного механизма.

1.2 Кинематические схемы электроприводов щековой дробилки

1)Неподвижная щека 4)Эксцентриковый вал

2) Ось подвеса 5)Шатун

3)Подвижная щека 6)Распорные плиты

Рисунок 4 - Схема щековой дробилки с простым движением щеки



1. Неподвижная щека 3. Подвижная щека

2. Эксцентриковый вал 4. Распорная плита

Рисунок 5 - Схема щековой дробилки со сложным движением щеки Работа основных механизмов щековой дробилки рассматривается по кинематическим схемам.

1.Неподвижная щека 14,16. Распорные плиты

2.Дробящая плита 15. Шатун

3.Боковая стенка 17. Опоры качения

4.Ось подвески подвижной щеки

5.Подвижная щека

6.Шкив

7.Маховик

8. Эксцентриковый вал

9. Ведущий шкив

10. Электродвигатель

11. Регулировочное устройство

12, 13. Пружина и тяга замыкающего устройства

Рисунок 6 - Кинематическая схема щековых дробилок c простым (а) и сложным (б) движением щеки

1.3 Требования к системе электропривода и обоснование выбранного типа электропривода. Требования к системе автоматики

Привод дробилки состоит из электродвигателя и клиноременной передачи. Работа дробилки происходит в следующей последовательности. От электродвигателя через клиноременную передачу вращение передается шкиву-маховику, закрепленному на эксцентриковом валу. Большая масса движущихся частей затрудняет запуск дробилки, создавая очень большой пусковой момент. Поэтому крупные дробилки, выпускаемые в последнее время, имеют ступенчатый пуск, осуществляемый последовательным вводом в работу шкива-маховика, далее через фрикционную муфту эксцентрикового вала с шатуном, а затем через вторую фрикционную муфту второго маховика. Полное время пуска дробилки в этом случае составляет 50-60 секунд. При вращении эксцентрикового вала шатун совершает возвратно - поступательное движение в вертикальной плоскости. При движении шатуна вверх вместе с ним движутся и концы распорных плит. Последние, распрямляясь (за счет увеличения угла между плитами), начинают надавливать на заднюю стенку станины и подвижную щеку, перемещая последнюю в сторону неподвижной щеки. Материал, загруженный в камеру дробления, при этом подвергается раздавливанию. При движению шатуна вниз совершается холостой ход. Энергия холостого хода электродвигателя аккумулируется маховиками и используется во время рабочего хода. Щека во время холостого хода отходит (вправо по чертежу) под действием составляющей силы тяжести ее и пружин замыкающего устройства.

Автоматизация комплекса щековой дробилки приоритетная задача энергосбережения, повышения производительности и сокращения расходов дробильного отделения.
Автоматизированная система управления щековой дробилкой включает в себя комплекс технических средств: - автоматического управления и контроля вспомогательных систем щековой дробилки; - автоматического выполнения стандартных технологических блокировок и защит;
- обеспечения процесса плавного пуска электропривода щековой дробилки от преобразователя частоты (регулирование частоты качания щеки); - автоматического регулирования производительности пластинчатого питателя посредством частотно-регулируемого привода. Цели создания: - реализация автоматизированной системы управления, отвечающей требованиям современного предприятия; - замена морально устаревшего и изношенного оборудования; - энергосбережение за счёт снижения потерь энергии в приводе щековой дробилки; - обеспечение комфортных условий эксплуатации пусковой, защитной и управляющей аппаратуры; - плавное регулирование производительности пластинчатого питателя; - снижение эксплуатационных затрат; - повышение качества технологического режима и его безопасности; - непрерывный контроль параметров работы оборудования щековой дробилки и вспомогательных систем; - повышение оперативности действий технологического и ремонтного персонала; - повышение производительности - автоматизация загрузки щековой дробилки; - обеспечения всех требуемых защит и блокировок при работе щековой дробилки и пластинчатого питателя; - возможность дальнейшей интеграции автоматизированной системы управления щековой дробилки в автоматизированную систему управления предприятия; - повышение производительности труда. Назначение: - оперативный контроль и управление оборудованием щековой дробилки, пластинчатым питателем и вспомогательными механизмами; - обеспечение плавного пуска асинхронного электропривода щековой дробилки с соблюдением необходимой последовательности пуска отдельных технологических агрегатов, защит, блокировок; - обеспечение плавного регулирования производительности пластинчатого питателя в автоматическом и ручном режиме управления с соблюдением необходимой последовательности пуска отдельных технологических агрегатов, защит, блокировок.

1.4 Выбор рода тока и величины питающих напряжений

Выбор электродвигателя осуществляется по роду тока и напряжения, конструктивному исполнению, мощности и режимам работы.

Выбор рода тока и величины напряжения для цепей управления важен не только с точки зрения правильности работы схемы, но и безопасности обслуживающего персонала и целости оборудования при работе на аварийных режимах.

Обычно выбор рода тока электродвигателя определяет и выбор его номинального напряжения, которое стремятся брать равным напряжению источника электропитания технологического объекта. Понижение напряжения для двигателей с помощью трансформатора, применение выпрямителей для двигателей постоянного тока приводит к увеличению затрат на электрооборудование.

При выборе рода тока и величины напряжения для питания промышленных механизмов и установок необходимо помнить, что в настоящее время могут конкурировать два напряжения переменного тока - 380 / 220 и 660 В. Другие, более низкие, напряжения не могут дать сколько-нибудь выгодных решений в экономическом отношении, в том числе и по расходу цветных металлов. Постоянный же ток чаще применяется в специальных установках, где он необходим па условиям технологического процесса ( установки гальванических покрытий металлов, электролизные установки, установки анодно-механической и электроискровой обработки металлов и др.) г а также в тех электроприводах, где необходима регулировка скорости в широких пределах. Источниками постоянного тока могут быть различные современные устройства: управляемые тиристорные, тиратронные и ртутные преобразователи; двигатели-генераторы; нерегулируемые полупроводниковые выпрямители. Электродвигатель для привода дробилки - асинхронный с фазным ротором на напряжение 380 в трехфазного переменного тока.

1.5 Описание режимов и циклов работы щековой дробилки

Учет режима работы имеет большое значение при подборе двигателя. Мощности двигателей, указанные в каталогах, приведены для режима S1 и нормальных условий работы, кроме двигателей с повышенным скольжением. Продолжительный режим работы S1 - работа машины при неизменной нагрузке достаточно длительное время для достижения неизменной температуры всех ее частей.

Нагрев электродвигателя определяется режимом его работы, т. е. соотношением длительности периодов работы и пауз между ними, частотой включения двигателя. В зависимости от времени включения двигателя, соотношения продолжительности работы и пауз, а также от характера изменения нагрузки различают три режима работы электродвигателей: продолжительный, кратковременный, повторно-кратковременный.

Продолжительный режим работы (условное обозначение S1) - это режим работы такой длительности, когда при практически неизменной нагрузке и температуре окружающей среды двигатель нагревается до установившегося значения. В таком режиме работают электроприводы компрессоров, вентиляторов, дымососов, конвейеров непрерывного транспорта и т. д.

Процесс дробления отличается большим расходом энергии и быстрым износом деталей машин, находящихся в соприкосновении с дробимым материалом. Такие детали изготовляют большей частью из дорогих легированных сталей. Перед дроблением из исходного материала следует удалять фракции готового продукта, так как, распределяясь между более крупными кусками, они повышают упругость измельчаемой массы. Процесс работы щековой дробилки цикличен. При переработке нерудных строительных материалов машины могут работать по открытому и замкнутому циклам.

При дроблении по открытому циклу материал проходит через дробильную машину только один раз, при этом куски конечного продукта получаются неодинаковыми по величине.

При дроблении по замкнутому циклу крупные фракции оставшегося на сите материала после сортировки возвращаются на повторное дробление. Так как материал неоднократно проходит через дробильную машину, то нагрузка (циркуляционная) на нее увеличивается, однако машина работает с большей производительностью, чем при открытом цикле, и выдает более равномерный продукт. При замкнутом цикле дробления материал не переизмельчается и уменьшаются расходы энергии, а также износ рабочих органов машины.

Конструкция дробилок должна обеспечивать круглосуточный режим работы с остановками для технического обслуживания.

2. РАСЧЕТНАЯ ЧАСТЬ

2.1 Расчет мощности электродвигателя щековой дробилки, его выбор и проверка по условиям пуска

Исходные данные:

Ширина приемного отверстия В = 1,2 м;

Ширина выходного отверстия в = 0,15 м;

Объемная масса дробильного материала г = 1800 кг/м³;

Производительность дробилки Q = 65 т/ч;

Длина кабеля ? = 65 м.

Наиболее удобной для практических расчетов мощности привода щековых дробилок является эмпирическая формула, учитывающая реальные условия дробления материала.

Мощность двигателя щековой дробилки:

Р_дв = 0,13•Е_i•К_м••Q, кВт (1)

где Е_i - энергетический показатель, зависящий от физико - механических свойств перерабатываемого материала, Е_i =3.2 кВт•ч/т;

К_м - коэффициент масштабного фактора, который характеризует изменение энергетического показателя исходного материала с изменением крупности. Коэффициент зависит от средневзвешенного размера кусков исходного материала и определяется по таблице 1.

Таблица 1. Значения коэффициента масштабного фактора

В, мм	160	250	400	660	900	1200	1500
Dсв, мм	65	100	160	240	280	370	460
Км	1,85	1,40	1,20	1,00	0,95	0,85	0,80

Для ориентировочной оценки дробилки ее возможную степень дробления определяют по формуле:

i = ,

где В - ширина премного отверстия, мм;

b - ширина выходной щели, мм.

где D_св - средневзвешенный размер исходного материала, D_св = 370 мм;

d_св - средневзвешенный размер кускового готового материала.

d_ср = 0,8 • в, мм (2)

где в - ширина выходного отверстия;

Q - производительность дробилки, т/ч;

i = = 6,8

Р_дв = 0,13•3,2•0,85• •65 = 60,76 кВт

По каталогу выбираем трехфазный общепромышленный асинхронный электродвигатель ремонтной серии АО10 с короткозамкнутым ротором закрытого исполнения предназначенный для продолжительного режима работы от сети переменного тока.

Мощность двигателя: Р_дв = 75 кВт;

Напряжение питающей сети: U = 380 В;

Частота вращения: n = 750 об/мин;

КПД: ? = 92%;

Коэффициент мощности: cos ц = 0,8;

Кратность пускового момента: л_п = М_п/М_н = 1,3;

Кратность максимального момента: л_м = М_mах/М_н = 2;

Кратность минимального момента: л_min = М_min/М_н = 1,0;

Кратность пускового тока: л_i = I_п/ I_н = 6;

Количество пар полюсов: 2р = 8;

Номинальное скольжение: s = 1,7%.

Проверку двигателя по условиям пуска осуществляют из условия:

0,8 • М_пуск ? 1,2 • М_ст (3)

где М_ст - максимальный статический момент нагрузки, Н•м;

М_ст = , Н•м (4)

М_пуск - пусковой момент выбранного двигателя, Н•м;

, Н•м

k_i - кратность пускового момента;

М_н - номинальный момент двигателя, Н•м;

М_н = , Н•м (5)

Р_н - номинальная мощность электродвигателя, Вт

1)Максимальный статический момент нагрузки:

М_ст = = 773,68 Н•м.

2) Номинальный момент выбранного двигателя:

М_н = 955 Н•м.

3)Пусковой момент выбранного двигателя:

М_пуск = 1,3•955 = 1241,5 Н•м.

0,8 • М_пуск ? 1,2 • М_ст

0,8•1241,5 ? 1,2•773,68;

993,2 > 928,4.

Условие выполняется. Окончательно принимаем трехфазный общепромышленный асинхронный электродвигатель ремонтной серии АО10 с короткозамкнутым ротором.

2.2 Расчет и построение механических характеристик

Для расчета пусковых резисторов графическим способом

рассчитывается и строится естественная механическая характеристика электродвигателя в зависимости (М;s).

Для построения механической характеристики определяем следующие параметры:

1) Номинальный момент двигателя: М_н = 955 Н•м.

2) Статический момент двигателя: М_ст = 773,68 Н•м.

3) Максимальный или критический момент:

М_кр = М_max = 2Ч955 = 1910 Н•м.

4) Минимальный момент двигателя при пуске: М₂ = 1,2ЧМ_с, получим:

М₂ = 1,2Ч773,68 = 928,4 Н•м.

5) Максимальный момент двигателя при пуске:

М₁ = 0,8Ч 1241,5 = 993,2 Н•м.

6) Критическое скольжение:

S_кр = S_н•(л_м + , (6)

л_м = М_max/M_н = 2

S_кр = 0,017•(2 + = 0,06.

7) Подставляя в уравнение механической характеристики различные значения скольжения от 0 до 1, определяем соответствующие им моменты.

Выбираем масштаб построения: 1910 Н•м - 150 мм.

Уравнение Клосса:

М = (7)

получим:

М₁ = = 1002,6 Н•м;

М₂ = = 1682,82 Н•м;

М₃ = = 1052,34 Н•м;

М₄ = = 734,62 Н•м;

М₅ = = 560,12 Н•м;

М₆ = = 452,07 Н•м;

М₇ = = 378,2 Н•м;

М₈ = = 324,83 Н•м;

М₉ = = 284,86 Н•м;

М₁₀ = = 253,48 Н•м;

М₁₁ = = 228,33 Н•м;

Выбираем масштаб построения: 1682,82 Н•м - 150 мм.

х₁ = = 89,4 мм;

х₂ = = 150 мм;

х₃ = = 93,8 мм;

х₄ = = 65,5 мм;

х₅ = = 49,9 мм;

х₆ = = 40,3 мм;

х₇ = = 33,7 мм;

х₈ = = 28,95 мм;

х₉ = = 25,39 мм;

х₁₀ = = 22,6 мм;

х₁₁ = = 20,35 мм;

Данные вычислений сведены в таблицу 2.

Таблица 2.

S	0,017	0,1	0,2	0,3	0,4	0,5	0,6	0,7	0,8	0,9	1
М, Н•м	1002,6	1682,8	1052,3	734,6	560,1	452,1	378,2	324,8	284,9	253,5	228,3
Х, мм	89,4	150	93,8	65,5	49,9	40,3	33,7	28,95	25,39	22,6	20,35

2.3 Расчет и выбор аппаратов защиты и управления

Выбор коммутационных аппаратов и аппаратов защиты к электроприемникам производится, исходя из номинальных данных последних и параметров питающей их сети, требований в отношении защиты приемников и сети от ненормальных режимов, эксплуатационных требований, в частности частоты включений и условий среды в месте установки аппаратов.

Конструкция всех электрических аппаратов рассчитывается и маркируется заводами-изготовителями на определенные для каждого аппарата значения напряжения, тока и мощности, а также для определенного режима работы. Таким образом, выбор аппаратуры по всем этим признакам сводится, по существу, к отысканию на основании данных каталогов соответствующих типов и величин аппаратов.

При выборе аппаратов защиты следует иметь в виду возможность следующих ненормальных режимов:

А)Междуфазные короткие замыкания.

Б) Замыкания фазы на корпус.

В) Увеличение тока, вызванное перегрузкой технологического оборудования, а иногда неполным коротким замыканием.

Г) Исчезновение или чрезмерное понижение напряжения.

Защита от токов короткого замыкания должна выполняться для всех электроприемников. Она должна действовать с минимальным временем отключения и должна быть отстроена от пусковых токов.

Защита от перегрузки необходима для всех электроприемников с продолжительным режимом работы, за исключением следующих случаев:

А) Когда перегрузка электроприемников по технологическим причинам не может иметь места или маловероятна (центробежные насосы, вентиляторы и т. п.).

Б) Для электродвигателей мощностью менее 1 кВт.

Защита от перегрузки необязательна для электродвигателей, работающих в кратковременном или повторно-кратковременном режимах. Во взрывоопасных помещениях защита электроприемников от перегрузки обязательна во всех случаях. Защита минимального напряжения должна устанавливаться в следующих случаях:

- для электродвигателей, которые не допускают включения в сеть при полном напряжении;

- для электродвигателей, самопуск которых недопустим по технологическим причинам или представляет опасность для обслуживающего персонала;

- для прочих электродвигателей, отключение которых при прекращении питания необходимо для того, чтобы понизить до допустимой величины суммарную пусковую мощность подключенных к сети электроприемников.

Ток короткого замыкания должен отключаться мгновенно или почти мгновенно. Величина его в различных участках сети может быть весьма различна, но практически всегда можно считать, что аппараты защиты должны уверенно и быстро отключать любой ток, существенно больший пускового, и вместе с тем ни в коем случае не срабатывать при нормальном пуске.

Током перегрузки является любой ток, превышающий номинальный ток электродвигателя, но нет никаких оснований требовать отключения электродвигателя при каждом возникновении перегрузки.

Известно, что определенная перегрузка как электродвигателей, так и питающих их сетей, допустима, и что чем кратковременней перегрузка, тем больше может быть ее величина. Отсюда ясны преимущества для защиты от перегрузки таких аппаратов, которые имеют «зависимую характеристику», т. е. время срабатывания которых уменьшается с увеличением кратности перегрузки.

Поскольку, за очень редкими исключениями, аппарат защиты остается в цепи электродвигателя и при пуске, он не должен срабатывать при пусковом токе нормальной продолжительности.

Для защиты от токов короткого замыкания должен применяться безынерционный аппарат, настроенный на ток, существенно больший пускового, а для защиты от перегрузок, наоборот, инерционный аппарат с зависимой характеристикой, выбранный так, чтобы он не срабатывал за время пуска. В наибольшей степени этим условиям удовлетворяет комбинированный расцепитель, сочетающий в себе тепловую защиту от перегрузки и мгновенное электромагнитное отключение при токе короткого замыкания.

Один только аппарат мгновенного действия, настроенный на ток, больший пускового, защиты от перегрузок не обеспечивает. Напротив, один только инерционный аппарат с зависимой характеристикой, при большой кратности перегрузки срабатывающий почти мгновенно, может осуществить оба вида защиты, если только он способен отстроиться от пусковых токов, т. е. если время его срабатывания при пуске больше продолжительности последнего.

Плавкие предохранители, широко применявшиеся ранее в качестве защитных аппаратов, обладают рядом недостатков, основными из которых являются:

- ограниченная возможность применения для защиты от перегрузки, вследствие трудности отстройки от пусковых токов;

- недостаточная в ряде случаев предельная отключаемая мощность;

- продолжение работы электродвигателя на двух фазах при перегорании вставки в третьей фазе, что часто приводит к повреждению обмоток электродвигателя;

- отсутствие возможности быстрого восстановления питания;

- возможность применения эксплуатационным персоналом некалиброванных вставок;

- развитие аварии при некоторых типах предохранителей, вследствие переброски дуги на соседние фазы,

- довольно большой разброс время-токовых характеристик даже у однородных изделий.

Воздушные автоматы по сравнению с предохранителями являются более совершенными аппаратами зашиты, но обладают неизбирательностью действия, особенно при нерегулируемых токах отсечки у установочных автомагов, у универсальных автоматов хотя и имеется возможность избирательности, но осуществляется она сложным путем.

Следует отметить, что у установочных автоматов защита от перегрузки осуществляется тепловыми расцепителями. Эти расцепители менее чувствительны, чем тепловые реле магнитных пускателей, но зато устанавливаются в трех фазах.

В универсальных автоматах зашита от перегрузки является еще более грубой, поскольку в них имеются только одни электромагнитные расцепители. Вместе с тем, в универсальных автоматах имеется возможность осуществить защиту минимального напряжения.

Магнитные пускатели с помощью встраиваемых в них тепловых реле осуществляют чувствительную защиту от перегрузки в двух фазах, но, вследствие большой тепловой инерции реле, не обеспечивают защиты от коротких замыканий. Наличие в пускателях удерживающей катушки позволяет осуществить защиту минимального напряжения.

Защиту от перегрузки и коротких замыканий могут осуществлять токовые электромагнитные и индукционные реле, но они также могут действовать только через отключающий аппарат, и схемы с их применением получаются более сложными.

С учетом сказанного выше и совокупности требований, предъявляемых к аппаратам управления и защиты:

1) Для электродвигателей мощностью до 55 кВт, требующих защиты от перегрузки, наиболее употребительными аппаратами являются магнитные пускатели в комбинации с плавкими предохранителями или воздушными автоматами.

2)При мощности электродвигателей более 55 кВт применяются электромагнитные контакторы в комбинации с защитными реле или воздушными автоматами. При этом следует помнить, что контакторы не допускают разрыва цепи при коротких замыканиях.

Номинальный ток двигателя:

I_н = , А (8)

I_н = = 155 А

Выбираем автоматический выключатель с электромагнитным приводом.

А3730Ф

Таблица 4. Технические данные автоматического воздушного выключателя серии А3730Ф

Паспортные данные

Расчетные данные

Сравнение

U_э.у = 380 В

I _э.у = 160...630 А

U_н = 380 В

I_н = 155А

U_э.у ? U_н

380 В ? 380В

I _э.у > I_н

160 А > 155 А

Выбираем трансформатор тока.

Трансформатор тока предназначен для понижения первичного тока до стандартной величины (5 или 1 А) и для определения цепей измерения и защиты от первичных цепей высокого напряжения.

Таблица 5. Технические данные трансформатора тока серии ТКЛ

Паспортные данные

Расчетные данные

Сравнение

U_э.у = 500 В

I _э.у = 5 - 800 А

Uн = 380 В

I_н = 155А

I _э.у ? I_н

200 А > 155А

Трансформаторы тока изготовляются на следующие номинальные токи: 5, 10, 15, 20, 30, 40, 50, 75, 100, 150, 200, 300, 400, 600, 800, 1000, 1600, 2000, 3000, 4000, 5000, 6000, 8000, 10 000 и 15 000 А

Окончательно выбираем трансформатор тока ТКЛ - 0,5 - трансформатор тока катушечный с изоляцией из литой синтетической смолы.

Выбираем трансформатор напряжения.

Трансформатор напряжения предназначен для преобразования больших переменных напряжений в относительно малые напряжения.

Окончательно выбираем трансформатор напряжения НОС - 0,5.

Измерительный трансформатор напряжения однофазный сухой.

2.4 Расчет и выбор кабелей и проводов

Выбираем кабель по экономической плотности тока.

Условия выбора сечения проводников:

F_эк = , мм² (9)

где I_{р. мах} - расчетный максимальный ток нормального режима для одной линии, А;

j_эк - экономическая плотность тока, А/мм².

Экономическая плотность тока зависит от материала проводника и величины T_max. Так как T_max = 5000 ч выбираем j_эк = 1,7 А/мм².

F_эк = = 91,2 мм²

Выбираем кабель АВВГ - (4Ч95)

Четырехжильный кабель с алюминиевыми жилами, резиновой изоляцией, ПВХ оболочкой и броней.

Проверяем кабель по потерям напряжения:

ДU = Ч100% (10)

r₀ = 0,89 Ом/км - удельное активное сопротивление кабеля на 1 км длины;

х₀ = 0,088 Ом/км - удельное реактивное сопротивление кабеля на 1 км длины;

sin ц = ;

sin ц = = 0,6

ДU = [1,73Ч155Ч0,065Ч(0,89Ч0,8 + 0,088Ч0,6)/380]Ч100% = 3,5%,

3,5% < 5%, кабель проходит по потерям напряжения.

3. ТЕХНОЛОГИЧЕСКАЯ ЧАСТЬ

3.1 Описание принципиальной схемы управления объекта

Любой пластинчатый питатель предназначен, прежде всего, для равномерной подачи сыпучих и кусковых материалов в рабочие машины или транспортирующие устройства. Такая подача осуществляется равномерно и регулируется в зависимости от требований технологического процесса.

Наличие бункера у пластинчатого питателя позволяет загружать его с помощью самосвалов и погрузчиков.

Питатель является важным составляющим элементом дробильно-сортировочных установок, в зависимости от особенностей работы и технического устройства.

В курсовом проекте рассмотрена однолинейная принципиальная схема управления электроприводами щековой дробилки и пластинчатого питателя с использованием одного преобразователя частоты. Процесс плавного запуска электропривода щековой дробилки осуществляется в автоматическом режиме с соблюдением всех блокировок и защит. По окончании процесса пуска электропривод щековой дробилки автоматически переключается на питание от сети промышленного электроснабжения 380 В. Преобразователь частоты переходит в режим готовности для регулирования электропривода пластинчатого питателя.

Режимы регулирование производительности пластинчатого питателя:

- «Ручной» режим - регулирование производительности (скорости) пластинчатого питателя осуществляет машинист дробильного отделения от аппаратов пульта управления;

- «Автоматический» режим - замкнутый контур автоматического регулирования производительности пластинчатого питателя в функции тока электропривода щековой дробилки. Действия машиниста: команда пуск/стоп; задание максимальной производительности пластинчатого питателя; контроль режимов работы оборудования.

3.2 Эксплуатация и обслуживание электрооборудования щековой дробилки

Повышению надежности работы электрооборудования в процессе эксплуатации в значительной степени способствует правильная организация и своевременнее проведение технического обслуживания (ТО) в полном объеме. Основной задачей ТО является поддержание электрооборудования в работоспособном состоянии. Работы по ТО проводят на месте установки электрооборудования.
Техническое обслуживание электрооборудования подразделяют на производственное и плановое. Производственное ТО включает в себя эксплуатационное обслуживание, которое проводится персоналом, обслуживающим электрифицированные рабочие машины и механизмы (очистка и осмотр до начала и после окончания работы, управление, контроль за работой), и дежурное обслуживание, выполняемое дежурными электромонтерами (производство отключений и переключений, устранение мелких неисправностей, проведение необходимых регулировок). При плановом ТО электрооборудование очищают, проверяют, регулируют, смазывают и при необходимости заменяют недолговечные, легкосъемные детали (щетки, пружины и др.).

Проведение ТО позволяет своевременно обнаруживать и устранять неисправности, возникающие в процессе эксплуатации электрооборудования, или причины, которые могут вызвать неисправности. Таким образом, в своей основе техническое обслуживание является профилактическим мероприятием, направленным на обеспечение работоспособности электрооборудования и предупреждение возникновения и развития неисправностей. При обнаружении во время проведения ТО неисправностей, устранение которых требует разборки электрооборудования или применения специального оборудования, решается вопрос о необходимости проведения ремонта (текущего или капитального).

Плановое ТО, независимо от формы эксплуатации, проводится согласно заранее составленному графику, через строго установленные периоды работы электрооборудования. Наибольшая эффективность планового ТО достигается в том случае, когда периодичность и состав работ, выполняемых при каждом таком обслуживании, в наибольшей степени соответствуют конструктивным особенностям электрооборудования, его техническому состоянию, режимам работы и другим условиям эксплуатации.

Некачественное и несвоевременное проведение ТО снижает работоспособность электрооборудования, увеличивает расходы на проведение ремонтов и повышает себестоимость продукции, выпускаемой с помощью электрифицированных машин и установок.

Правильная эксплуатация дробильных установок обеспечивает безопасность работы обслуживающего персонала, безаварийную работу оборудования, высокую производительность машин, выдачу продукта установленного качества и продлевает межремонтные сроки работы оборудования. Перед пуском дробильной установки оператор обязан:

- проверить исправность всех дробилок, транспортирующих и питательных устройств;

- осмотреть и при необходимости отрегулировать питатели в положение, соответствующее режиму работы данной машины;

- проконтролировать действие звуковой и световой сигнализации.

Оператор должен также убедиться, что смазочные устройства в хорошем состоянии и в них есть смазка; осмотреть все системы автоматической и централизованной смазки; проверить наличие и исправность ограждений движущихся механизмов.

До начала работы необходимо проверить чистоту помещения и убрать посторонние предметы. Непосредственно перед пуском установки оператор должен убедиться в том, что никто из работающих не окажется в опасном положении при пуске машин, затем он должен дать звуковой или другой предупреждающий сигнал.

Запрещается начинать работу при ослабленных креплениях, сработанных или ослабленных шпонках крепления маховиков, шкивов, зубчатых колес. Нельзя работать при износе выше норм дробящих элементов дробилок (броневых плит, молотков); неисправности подшипников и пружин натяжения щек у щековых дробилок; любом нарушении системы смазки или отсутствии ее в трущихся узлах; неисправности или отсутствии ограждения.

Останавливают механизмы дробильной установки не все сразу, а последовательно в направлении технологического потока. Вначале прекращают подачу материала в приемный бункер стадии дробления, и как только из него будет выработан материал, останавливают питатель. Затем, после опорожнения дробилки от материала, ее останавливают и т. д. И наконец, выключают систему централизованной смазки и подачу масла в подшипники.
После остановки дробильной установки оператор обязан осмотреть состояние основных рабочих узлов оборудования, убедиться в исправности их, а при необходимости ремонта записать замеченные неполадки в журнал ремонта и сообщить о них мастеру или начальнику цеха. Следующей смене оператор сдает оборудование в надлежащей чистоте.

В процессе работы дробильной установки оператор обязан:

- систематически наблюдать за работой машин, питателей и транспортных средств;

- следить за системой смазки и не допускать перегрева подшипников.

Оператор также наблюдает за качеством материала, поступающего на дробление, и дробленым продуктом, крупностью, влажностью, наличием посторонних включений. Он обеспечивает равномерность подачи материала по заданному режиму работы оборудования, не допуская перегрузки дробилок; не допускает и предупреждает работу дробилок вхолостую, а также следит за работой обеспыливающей установки.

В процессе работы все рабочие, обслуживающие оборудование дробильных установок, должны следить за его правильной и ритмичной работой. Рабочие должны знать характерные неисправности дробилок, их признаки и способы устранения. Для щековых дробилок характерны следующие неисправности:

)Нарушение прочного крепления крышки подшипника в результате ослабления или поломки болтов вызывает стук в подшипнике и дребезжание крышки. В этом случае следует подтянуть или заменить болты, предварительно осмотрев состояние подшипника, и, если в него попала пыль, промыть и тщательно смазать.

)Вибрация верхней части станины часто возникает в результате ослабления или поломки крепежных болтов. Ослабление броневых плит вызывает при работе дробилки звон плит и качание крепежных болтов.

)Если подвижная щека дробилки перестает качаться, ослабевают пружины на оттягивающей штанге и сильно раскачивается шатун, это может произойти в результате поломки распорной плиты. Для устранения этой неисправности следует снять пружину и заменить распорную плиту, предварительно осмотрев состояние сухарей.

)Недостаточная смазка подшипников вызывает скрип в подшипнике или его нагрев. В этом случае следует проверить подачу смазки, и если она не проходит к трущимся частям, прочистить масленку и каналы.

3.3 Ремонт основных узлов и механизмов

Электродвигатель щековой дробилки приводит ремень и шкив во вращение, через эксцентриковый вал подвижная щека перемещается вверх и вниз, когда подвижная щека поднимается, угол между футеровкой и подвижной щекой увеличивается, и подвижная щека продвигается вперёт приблизительно к неподвижной щеке, в то же время материал выдавливается, растирается, разрушается, при движении подвижной щеки вниз, угол между футеровкой и подвижной щекой уменьшается, подвижная щека отходит от неподвижной щеки, , на этот момент дробленные материалы из нижнего окна камеры дробления, с непрерывным вращением двигателя, подвижная щека дробилки дробления периодично измельчает материал и разгружает материал, осуществляется массовое производство. Каждое циклическое движение подвижной щеки подвергает материал раздавливание, и немного двигается вниз. Через несколько циклов, дробимые материалы разгружаются из разгрузочной щели. щековая дробилка электропривод

Таблица 1. Неисправности, возможные причины и решения щековых дробилок

Неисправности	Возможные причины	Решения
1.Маховик вращается, но движущая щека не колеблется.	1.Кронштейн переломился. 2.Шатун сломался. 3.Перелом пружин.	1.Заменить кронштейн. 2.Востановить шатун. 3.Заменить пружины.
2. Ослабление зубчатых пластин, и слышны металлические удары.	Фиксированные болты зубчатых пластин или клины ослабились.	Затянуть или заменить болты; или заменить клины.
3.Слишком высокая температура подшипника.	1.Смазки не хватает. 2.Смазки грязные. 3.Разрыв подшипника, не подходят контакты подшипников. 4.Разрушение подшипника.	1. Добавить нужное количество смазки. 2. После очистки подшипников, заменить смазку. 3.Отрегулировать герметичность подшипника прокладками, или настроить подставку и муфту подшипника. 4. Заменить подшипники.
4. Размеры готовых продуктов больше чем раньше.	Значительный износ в нижней части зубчатых пластин.	Переворачивать зубчатые пластины, или отрегулировать выходное отверстие.
5.Слышны удары опоры кронштейна.	1.Ослабление пружины. 2. Износ или ослабление опоры подшипников.	1.Настройка или замена пружины. 2. Крепление или изменение опоры подшипников.
6. Перелом пружин.	При регулировке выходных отверстий, не расслабляются пружины.	При регулировке выходных отверстий, расслабьте пружины. После регулирования, завинтите гайки шатуна.
7.Машина бьётся.	Ослабление заземленных болтов.	Затянуть или заменить заземленные болты.

При эксплуатации электродвигателей в них по разным причинам возникают неисправности, которые могут привести к перерывам в работе производственных механизмов. Для того чтобы такие перерывы возможно меньше сказывались на выполнении предприятием производственных планов, необходимо уметь быстро найти причину неисправности и устранить ее.

Необходимость в быстрейшем устранении повреждений обусловливается также и тем, что работа электродвигателя, имеющего небольшое повреждение, может привести к развитию повреждения и необходимости более сложного ремонта.

Чтобы определить объем ремонта асинхронного электродвигателя, необходимо выявить характер его неисправностей. Неисправности асинхронного двигателя разделяют на внешние и внутренние.

К внешним неисправностям относятся:

- обрыв одного или нескольких проводов, соединяющих асинхронный двигатель с сетью, или неправильное соединение;

- перегорание плавкой вставки предохранителя;

- неисправности аппаратуры пуска или управления, пониженное или повышенное напряжение питающей сети;

- перегрузка асинхронного двигателя;

- плохая вентиляция.

Внутренние неисправности асинхронного двигателя могут быть механическими и электрическими.

Механические повреждения:

- нарушение работы подшипников;

- деформация или поломка вала ротора (якоря);

- ослабление крепления полюсов или сердечника статора к станине; обрыв или сползание проволочных бандажей роторов (якорей);

- трещины и подшипниковых щитах или в станине и др.

Электрические повреждения:

- межвитковые замыкания;

- обрывы в обмотках;

- пробой изоляции на корпус;

- старение изоляции;

- неправильная полярность полюсов;

- неправильные соединения в катушках и др.

Наиболее распространенные неисправности асинхронных электродвигателей:

1)Перегрузка или перегрев статора электродвигателя - 31%.

2)Межвитковое замыкание - 15%.

3)Повреждения подшипников - 12%.

4)Повреждение обмоток статора или изоляции - 11%.

5)Неравномерный воздушный зазор между статором и ротором - 9%.

6)Работа электродвигателя на двух фазах - 8%.

7)Обрыв или ослабление крепления стержней в беличьей клетке - 5%.

8)Ослабление крепления обмоток статора - 4%. 9.

9)Дисбаланс ротора электродвигателя - 3%. 1

10)Несоосность валов - 2%.

Краткое описание некоторых неисправностей в электродвигателях, возможные причины их возникновения. Двигатель при пуске не вращается или скорость его вращения ненормальная. Причинами указанной неисправности могут быть механические и электрические неполадки.

К электрическим неполадкам относятся:

- внутренние обрывы в обмотке статора или ротора;

- обрыв в питающей сети;

- нарушения нормальных соединений в пусковой аппаратуре.

При обрыве обмотки статора в нем не будет создаваться вращающееся магнитное поле, а при обрыве в двух фазах ротора в обмотке последнего не будет тока, взаимодействующего с вращающимся полем статора, и двигатель не сможет работать. Если обрыв обмотки произошел во время работы двигателя, он может продолжать работать с номинальным вращающим моментом, но скорость вращения сильно понизится, а сила тока настолько увеличится, что при отсутствии максимальной защиты может перегореть обмотка статора или ротора.

В случае соединения обмоток двигателя в треугольник и обрыва одной из его фаз двигатель начнет вращаться, так как его обмотки окажутся соединенными в открытый треугольник, при котором образуется вращающееся магнитное поле, сила тока в фазах будет неравномерной, а скорость вращения -- ниже номинальной. При этой неисправности ток в одной из фаз в случае номинальной нагрузки двигателя будет в 1,73 раза больше, чем в двух других. Когда у двигателя выведены все шесть концов его обмоток, обрыв в фазах определяют мегаомметром. Обмотку разъединяют и измеряют сопротивление каждой фазы.

Скорость вращения двигателя при полной нагрузке ниже номинальной может быть из-за пониженного напряжения сети, плохих контактов в обмотке ротора. При большом сопротивлении в цепи ротора возрастает скольжение двигателя и уменьшается скорость его вращения.

Плохие контакты в обмотке ротора можно выявить, если в статор двигателя подать напряжение, равное 20--25% номинального. Заторможенный ротор медленно поворачивают вручную и проверяют силу тока во всех трех фазах статора. Если ротор исправен, то при всех его положениях сила тока в статоре одинакова, а при обрыве или плохом контакте будет изменяться в зависимости от положения ротора.

У роторов с глубокими пазами может также происходить разрыв стержней из-за механических перенапряжений материала. Разрыв стержней в пазовой части короткозамкнутого ротора определяют следующим образом.

Ротор выдвигают из статора и в зазор между ними забивают несколько деревянных клиньев, чтобы ротор не мог повернуться. К статору подводят пониженное напряжение не более 0,25 U_ном. На каждый паз выступающей части ротора поочередно накладывают стальную пластину, которая должна перекрывать два зубца ротора. Если стержни целые, пластина будет притягиваться к ротору и дребезжать. При наличии разрыва притяжение и дребезжание пластины исчезают.

Равномерный нагрев всего двигателя выше допустимой нормы может получиться в результате длительной перегрузки и ухудшения условий охлаждения. Повышенный нагрев вызывает преждевременный износ изоляции обмоток.

Местный нагрев обмотки статора, который обычно сопровождается сильным гудением, уменьшением скорости вращения двигателя и неравномерными токами в его фазах, а также запахом перегретой изоляции. Эта неисправность может возникнуть в результате неправильного соединения между собой катушек в одной из фаз, замыкания обмотки на корпус в двух местах, замыкания между двумя фазами, короткого замыкания между витками в одной из фаз обмотки статора.