Отчет по практике: Электроприводные системы агрегатов транспортно-технологического комплекса нагрева и подачи слитков к обжимному прокатному стану

Рис.3.1.1 График зависимости скорости от времени

Рис.3.1.2 График зависимости скорости от пути

Таблица 3.1.2 - Место установки результатов по данным датчиков.

3.2 Расчёт нагрузочной диаграммы M=f(t)

Предварительный выбор мощности двигателя.

Предварительная мощность двигателя:

- масса груженого слитковоза;

- коэффициент допустимой перегрузки по моменту;

= 1 - коэффициент, характеризующий механические свойства двигателя;

- коэффициент сопротивления движению в установившемся режиме;

- коэффициент, учитывающий моменты инерции вращающихся частей механизма при их приведении к поступательному движению;

- КПД механической передачи.

G?= Gсл+ Gсв= 40000+5700=45700 кг, где

Gсл= 40000 кг - массаслитка;

Gсв= 5700 кг - масса слитковоза.

Тогда, = 150·103 Вт

Так как на слитковозе 2 ведущих колеса, то используется 2 двигателя с мощностью каждого

P==75·103 Вт

Необходимая частота вращения двигателя:

щд=

где - диаметр колеса слитковоза, ориентировочное значение передаточного числа редуктора.

щд= 111,3 рад/сек

nд=;

nд= 1063,4 об/мин

Выбираем асинхронный двигатель АИР250 М4

Характеристики выбранного двигателя приведены в таблице 4.

Таблица 3.2.1 - Характеристики выбранного двигателя

Jд = 1,2 кг·м2

щдном= ;

щдном= 155,43 рад/сек

После выбора двигателя уточним передаточное число редуктора

ip= ;

ip= 11,7

Вычислим значения приведённых к валу двигателя статических моментов сопротивлений.

где - коэффициент, учитывающий боковое трение ребер колес о рельсы; - массаслитковоза с грузом (или - без груза); - коэффициент трения в подшипниках цапф; - радиус цапфы колеса; - коэффициент трения качения колес о рельсы; mд=mд1+mд2=1030 - масса двигателей

Для пустого слитковоза:

МСП=

МСП = 0,159·103Н·м

Для груженого слитковоза:

МСГ =

МСГ = 0,182·103Н·м

Вычислим значения динамических моментов при разгоне и торможении по формуле:

МДИН = ;

МДИН = =

где- суммарный момент инерции слитковоза, приведенный к валу двигателя, равный сумме моментов инерции двигателей, редуктора, тормоза и поступательно движущихся масс слитковоза:

Момент инерции слитковоза:

Без груза:

JСП = ;

JСП = 55,2 кг·м2 ;Jт =0,1кг·м2

J?СП = JСП + Jт + Jд

J?СП = 56,5 кг·м2

МДИН.СП =

МДИН.СП = 1,2·103 Н·м

С грузом:

JСГ = ;

JСГ = 62,86 кг· м2

J?СГ = JСГ + Jт + Jд

J?СГ = 64,16 кг· м2

МДИН.СГ =

МДИН.СГ = 1,36·103 Н·м

Суммарный вращающий момент на валу электродвигателя при разгоне и торможении:

Для пустого слитковоза:

МРП = МСП + МДИН.СП

МТП = МСП - МДИН.СП

МРП = 1,359·103 Н·м

МТП = -1,041·103 Н·м

Для груженого слитковоза:

МРГ = МСГ + МДИН.СГ

МТГ = МСГ - МДИН.СГ

МРГ = 1,422·103 Н·м

МТГ = -1,178·103 Н·м

Таблица 3.2.2 - Результаты расчетов для средней группы колодцев нагрузочной диаграммы.

Рис.3.2.1 Нагрузочная диаграмма

3.3 Расчёт и выбор электродвигателя

Рассчитаем эквивалентный момент двигателя:

Mэр =

где - вращающие моменты двигателя и продолжительности каждого из участков диаграммы; - суммарное время работы двигателя в установившемся режиме; - суммарное время работы двигателя в переходных режимах; - время покоя слитковоза, включающее в себя время загрузки слитка, время выгрузки и время ожидания.

= 1,3·107 (Н·м2)·с

= 0,04·107 (Н·м2)·с

= 0,78·107 (Н·м2)·с

= 1,7·107 (Н·м2)·с

= 0,04·107 (Н·м2)·с

= 1,014·107 (Н·м2)·с

Mэр = 691Н·м

Рассчитаем относительную продолжительность включения:

ПВ%р = Тц = 102

?tp+?(tn+tm) = 41,225+17,3217

ПВ%р = %

ПВ%р = 68 %

Mэст = Mэр·Mэст = Mэр·

Mэст = 569Н·м

Стандартная мощность:

Pэст = Mэст·щдном

Pэст = 0,88·105 Вт

Условия выбора двигателя выполняются:

Mэст = 569Н·м Мн = 579 Н·м

Pэст = 0,88·105 ВтPд = 0,9·105 Вт

Проверка по перегрузочной способности:

= 2,45 2,5

3.4 Расчёт и выбор тормозных устройств

Тормозной момент, обеспечивающий остановку слитковоза без проскальзывания колёс по рельсам:

Н·м

По полученному значению тормозного момента выбираем тормоз постоянного тока ТКП-400, его основные характеристики представлены в таблице 6.

Таблица 3.4.1- Основные характеристики тормоза

Проверка пригодности выбранного тормоза.

Для этого должно выполняться условие:

FЭ·h ;

где - тяговое усилие; - ход якоря; - радиальный отход колодок тормоза;- коэффициент трения колодок и тормозного шкива;- коэффициент использования хода якоря электромагнита;- КПД тормоза.

После проведения расчётов получим:

FЭ·h = 13,536 Н·м

= 1,9Н·м

Из полученных данных видно, что выбранный тормоз отвечает вышеприведёному соотношению и может использоваться в проекте.

3.5 Выбор технических средств системы управления

Выбор преобразователя частоты.

Исходя из того, что необходимо использовать привод слитковоза в рекуперативном режиме (при торможении), был выбран преобразователь частоты фирмы SiemensSinamicsG130, основные характеристики которого приведены в таблице 7.

Таблица 3.5.1 - Основные характеристики ПЧ

Рис.3.5.1 Схема преобразователя частоты

Выбор контроллера.

Для управления слитковозом выбирается контроллер производства фирмы SimensS7в следующей конфигурации:

- Базовая панель S7-200;

- Модуль питания контроллера - C200HW-PA204;

- Модуль центрального процессора- CPU221 (6ES7-211-0AA23-0XB0);

- Модуль дискретных входов -EM-221 (6ES7 221-1EF22-0XA0);

- Модуль дискретных выходов -EM-222 (6ES7 222-1HF22-0XA0);

- Модуль аналоговых входов -EM-231 (6ES7 231-0HF22-0XA0);

- МодульEthernet - CPU 243-1 (6GK7 243-1EX01-0XE0);

- Модуль питания терминала - E24/3.5 (6EP1 332-1SH31) ;

Выбор датчиков

В качестве путевых датчиков и датчика наличия слитка на тележке выбраны датчики фирмы OmronZ-15H (механический ресурс - 20 млн. срабатываний, исполнение - IP62, коммутируемый ток 2А(30VCD)).

В качестве датчиков температуры слитков использую инфракрасные датчики типа ODE 350 GWR (Р60031) с диапазоном измеряемых температур 300…2000 С.

Разработка и описание функциональной схемы

Функциональная схема разрабатывается исходя из полученных в предыдущих пунктах данных.

Обозначения на функциональной схеме:

- А1.1 - А1.4 - электрические шкафы;

- А2 - цеховая подстанция;

- UZ1 - UZ6 - распределительные шкафы с оборудованием;

- PLC1 - PLC5 - программируемые логические контроллеры

- OP-посты оператора;

- SZ - слитковоз с установленным на нём оборудованием;

- OS - станция оператора;

- MP - магистральный преобразователь;

- М - двигатели;

- SQ1 -SQ17 - путевые датчики;

- ЕК1 - ЕК7 - нагревательные колодцы;

- BK1 - BK7 - датчики температуры;

- YB1 - YB2 - тормоз с электромагнитным приводом.

Разработка и описание принципиальной схемы

Принципиальная схема разрабатывается применительно к одному агрегату-слитковозу. Она построена на основе технических средств выбранных ранее в проекте.

Разработка алгоритмов управления

Алгоритмы управления разрабатываются в соответствии с созданием для автоматического режима, полуавтоматического режима и ручного управления работой агрегата.

Алгоритм аварийного режима предусматривает выполнения необходимых действий для недопущения возникновения аварий.

Заключение

В данной работе была разработана система управления электропривода слитковоза. Выбран преобразователь частоты, двигатель, контроллер со всеми необходимыми модулями и датчики. Составлены функциональная схема. Разработана принципиальная схема и алгоритмы управления для различных режимов работы.

Список литературы

1. Электроприводные системы машин и технологических комплексов. Методические указания к курсовому проектированию по дисциплине «Автоматические электро-приводные системы машин и технологических комплексов» / Сост.: В. А. Новиков, А. С. Ануфриев, Р.М. Нуриахметов. Авторская редакция. Изд-во СПбГЭТУ “ЛЭТИ”. СПб., 2011.

2. Инжиниринг электроприводов и систем автоматизации: Учебное пособие для вузов / [М.П.Белов, О.И.Зементов, А.Е.Козярук и др.] Под редакцией В.А.Нови-кова, Л.М.Чернигова - М: Издательский центр “Академия”, 2006. -368 с

3. http://abb.nt-rt.ru/images/manuals/TSP111.pdf

4. Руководство по эксплуатации приводов ACS550-01/U1

5. http://www.ste.ru/siemens/pdf/rus/S7_300_Modul_Data_p1_r.pdf