Аннотация 2
Содержание 3
Введение 4
1. Состояние вопроса 8
1.1. Формулирование актуальности, цели и задач проекта 8
1.2. Анализ исходных данных и известных решений 8
2. Магнитная система вибропривода 11
2.1. Расчет магнитной системы 11
2.2. Математическое моделирование магнитной системы 24
3. Система питания вибропривода 27
3.1. Силовая часть системы питания 27
3.2. Система управления 35
Заключение 42
Список литературы 43
В настоящее время в химической промышленности и сельском хозяйстве широко используются гранулированные вещества.
Гранулированное вещество представляет собой шарики диаметром 1 -5мм.
Широко применяемая установка для получения таких веществ (например, селитры) схематично изображена на рис. В.1[13]. Она представляет собой трубу диаметром 12-22м и высотой 30-90м. Вверху трубы установлен разбрызгиватель, в который подается расплав гранулируемого вещества и вытекает из него в низ мелкими каплями. Сквозь трубу снизу вверх продувается встречный падениям капель поток воздуха и капли в падении застывают, превращаясь в шарики (гранулы) вещества. Установки работают непрерывно со средней производительностью 20- 120т/час. Скорость продува воздуха составляет 0,5-0,8 м/с. К размерам гранул предъявляются требования: 90% гранул должны иметь диаметр 1 - 4мм, 70% - 2-3мм и только 3% могут иметь диаметр меньше 1мм (так называемая «пыль»).
Еще одно требование накладывается на температуру гранул. Если она превысит 50 ОС, то после загрузки вещества в железнодорожные вагоны может произойти слипание гранул и разгрузка таких вагонов станет весьма проблематичной. Приходится выколачивать вещество из вагонов, отламывая его ломами и отбойными молотками. Особенно это требования актуально в летнее время, когда температура воздуха достигает 30-33°С. С этим пытаются бороться, используя «кипящий слой», когда гранулы падают сначала на решетку (на рисунке не показана), сквозь которую снизу продувают воздух и гранулы «кипят» на решетке (подпрыгивают из -за восходящего потока воздуха) остывая до заданной температуры. Если не удается остудить гранулы до нужной температуры, их сгружают в специальные хранилища большими кучами, где они лежат, остывая. А затем их грузят в вагоны. Такой способ, конечно, создает дополнительные трудности и расходы.
Основная масса гранул имеет диаметр от 2-х до 3-х мм. Гранулы (капли) имеющие меньший диаметр имеют меньшую массу, падают медленней и успевают остывать ниже заданной температуры, а гранулы с большем диаметром имеют большую массу (масса пропорциональна кубу диаметра) падают быстрее и остывать не успевают. Вывод - нужно, что бы гранулы имели одинаковый размер. В этом случае они все будут одинаково успевать остывать и качество гранулированного вещества улучшится за счет уменьшения разброса размеров. Это достигается за счет следующей конструкции разбрызгивателя:
Разбрызгиватель (изображенный на рис В.1 укрупнено) представляет собой чашеобразную емкость (выполняемую обычно из нержавеющей стали), в поверхности который проделаны множество одинаковых отверстий. В него подается расплав гранулируемого вещества и выливается в низ каплями через отверстия. Для равномерного разбрызгивания по всей площади трубы чаша вращается с частотой 150-300 об/мин (при этом форма чаши подбирается таким образом, что бы расплав прижимался к ее дну центробежными силами примерно равномерным слоем). При этом на чашу специальным вибратором накладывается вибрация с частотой 300-600Гц, приводящая к образованию капель с одинаковой частотой. Подбирая частоту вращения чаши, закладывания вибрации и давления подачи расплава можно добиться устойчивого каплеобразования и регулировать размер гранул. Каждый период вибрации приводит к образованию одной капли из каждого из отверстий чаши. Полученные таким образом капли имеют малый разброс размеров.
Данная работа посвящена разработке вибрационного привода, предназначеного для использования в вышеописанном грануляторе.
В данной выпускной квалификационной работе осуществлена разработка, расчет и математическое моделирование магнитной системы вибрационного привода; разработана система его питания (силовая часть и система управления). Предлагаемый вибропривод обладает лучшими параметрами по сравнению с пневматическим дебалансным вибратором, применяемым в установке химической промышленности на данный момент, такими как
• хорошая управляемость - возможность изменения частоты вибраций от 300 до 1000 Гц,
• не потребляет из сети реактивной мощности,
• экологически и пожаробезопасный проект, лишенный недостатков вибраторов, применяемых ранее.
Силовая часть системы питания реализована на надежных полупроводниковых элементах - тиристорах. Система питания построена на дискретных элементах, например интегральный таймер КР1006 ВИ. Такое решение (по сравнению с использованием микроконтроллеров) позволяет создавать системы с хорошей надежностью и помехозащищенностью.
