Тема: Электропривод вентилятора системы регулирования температуры прокатного стана

Электровентиляторы переменного тока относятся к классу воздуходувных лопаточных машин центробежного типа и наряду с осевыми и диаметральными вентиляторами находят широкое применение во многих отраслях народного хозяйства. Центробежный электровентилятор по своему конструктивному оформлению является простейшей из турбомашин. Однако при создании каждого нового вентилятора приходится решать все задачи стоящие перед конструктором любой другой более сложной машины. Комплекс задач, решаемых в процессе создания нового вентилятора, объединяется в понятие рациональная конструкция. Рационально сконструированный вентилятор должен характеризоваться высокой экономичностью, надежностью, возможно меньшими массой, металлоемкостью, габаритными размерами, технологичностью конструкции и наименьшими возможными эксплуатационными расходами.
Достаточно сказать, что вентиляторы потребляют около восьми процентов электроэнергии вырабатываемой в нашей стране. В связи с этим создание новых высокоэкономичных вентиляторов, обеспечение их устойчивой и надежной работы, совершенствование их способов регулирования, повышение их к.п.д. и решение многих задач имеет большое народно хозяйственное значение.
Непрерывно расширяется область применения центробежных электровентиляторов в различных отраслях промышленности и повышаются требования к ним. Все это выдвигает много новых задач, например, разработка достаточно экономичных вентиляторов малой и большой быстроходности, уменьшение создаваемого вентиляторами шума, увеличение допустимых скоростей рабочих колес, разработка микро вентиляторов, обеспечение надежной и устойчивой работы одного или нескольких вентиляторов в сложных вентиляционных сетях и др.
Вентиляторы занимают среди турбо-механизмов второе место после насосов по распространению в промышленности. Основное количество приходится на вентиляторы сантехнического назначения, осуществляющие кондиционирование воздуха в производственных и других помещениях. Несмотря на относительно малую мощность сантехнических вентиляторов (до 100 кВт), на их долю приходится значительная потребляемая суммарная мощность.
Вентиляторы разделяются на центробежные и осевые. Из аэродинамических средств регулирования для центробежных вентиляторов наиболее широко используется регулирование поворотом лопастей направляющего аппарата. Регулирующий эффект при этом достигается вследствие уменьшения сечения входного канала и закручивания потока на входе в рабочее колесо. В настоящее время приводы вентиляторов малой мощности (ниже 250 кВт) оснащаются, как правило, асинхронными короткозамкнутыми двигателями. Особое значение для вентиляторов имеет применение регулируемого электропривода. КПД вентиляторов при регулируемом электроприводе должно быть больше, чем при нерегулируемом, в среднем на 12%. Кроме повышения КПД, применение регулируемого привода позволяет в ряде случаев упростить конструкцию турбомашин, исключив направляющий аппарат, а также обеспечить параллельную работу двух или нескольких вентиляторов. В настоящее время тенденции перехода к регулируемому приводу для вентиляторов стали более очевидными [1].
Вентиляторы являются механизмами с режимом длительной нагрузки с большим числом часов работы в году, нагрузка на валу приводного двигателя спокойная, перегрузок не возникает. Частота вращения рабочего колеса вентиляторов составляет 1000—3000 об/мин.
Электропривод переменного тока вентилятора предназначен для регулирования перемещения потока воздуха по воздуховодам в системах вентиляции
Так как полезная мощность турбо механизма пропорциональна кубу частоты вращения, а КПД его неизменен, то и подводимая к турбо механизму мощность пропорциональна кубу частоты вращения
Р мех= kp ' n . С1)
Следовательно, момент аэродинамического сопротивления турбо механизма пропорционален квадрату частоты вращения М = kм •n2. (2)
Для этого случая момент сопротивления турбо механизма, приведенный к валу двигателя, имеет вид
М = Mтр + kм • n2. (3)
Момент сопротивления турбомеханизма складывается из момента аэродинамического сопротивления и момента, обусловленного механическими сопротивлениями. Момент трения Мтр для большинства турбомеханизмов не превышает 5% номинального момента.
Купить

В данной выпускной квалификационной работе была исследована микропроцессорная система регулирования температуры двигателя прокатного стана.
В ходе работы был осуществлен выбор электрооборудования, необходимого для реализации современной системы регулирования температуры. Для регулирования скорости вращения вентилятора предложено использовать современный асинхронный частотно - регулируемый электропривод.
Получены механические и электромеханические характеристики выбранного асинхронного двигателя, построенные по расчетным и каталожным значениям.
Также произведено моделирование переходного процесса при пуске двигателя в программной среде MatLab Simulink. С использованием имитационных моделей построены динамические характеристики. Был реализован задатчик интенсивности. В программной среде Matlab было произведено моделирование работы привода вентилятора. В ходе моделирования были получены переходные процессы скорости вентилятора при различных заданиях на температуру. Результаты моделирования показали, что при увеличении температуры вентилятор увеличивает скорость вращения.
Микропроцессорная система управления с резервированием и наличие резервного привода значительно увеличивают надежность всей системы. В данной работе рассмотрены все возможные ситуации при работе всей микропроцессорной системы регулирования температуры прокатного стана, которые могут произойти в реальной эксплуатации. Разработанная система соответствует поставленному техническому заданию и является работоспособной. 
Современные электропривода с использованием преобразователей частоты и программного управления широко внедряются в промышленность. Такие привода на порядок увеличивают производительность, а также способны экономить электроэнергию по сравнению с ранее используемыми.

Купить