Аннотация 2
Введение 5
1. Состояние вопроса 8
1.1. Формулирование актуальности, цели и задач проекта 8
1.2. Анализ исходных данных и известных решений 8
2. Разработка электромагнитного привода 11
2.1. Выбор и расчет конструкции 11
2.2. Математическое моделирование магнитной системы 22
3. Разработка системы питания 27
3.1. Силовая часть 27
3.1.1. Обзор существующих решений 27
3.1.2. Описание принципа работы схемы 29
3.1.3. Выбор элементов схемы 30
3.1.4. Расчет зарядного дросселя 34
3.2. Система управления 36
3.2.1. Разработка структурной схема системы управления 36
3.2.2. Система управления выпрямителем 38
3.2.3. Система управления тиристорами 38
3.2.4. Система управления из защит 40
Заключение 42
Список используемой литературы 43
В настоящее время в различных отраслях промышленности, особенно в химической, широко используются гранулированные продукты. Это объясняется преимуществом гранул по сравнению с порошкообразной, жидкой и пастообразной формами веществ. Большое внимание уделено исследованиям, разработке теории процессов гранулирования [17,18], а также созданию и совершенствованию оборудования для приготовления гранул - грануляторов.
Производительность грануляционного оборудования и качество получаемых гранул в значительной степени определяется как конструкцией грануляторов, так и режимами их работы. В основу конструкций данных устройств положено свойство струи жидкости распадаться на равномерные капли, что достигается периодическим изменением скорости ее истечения из отверстий перфорированной или пористой оболочки. Данный режим работы наиболее эффективно обеспечивает вибрационная техника. Использование вибрационных грануляторов позволяет получить в большинстве технологических процессов экономически более выгодные и высококачественные результаты.
Общий вид одного из вариантов конструкций виброгрануляторов с перфорированной вращающейся оболочкой представлен на рис. 1. Основным элементом конструкции гранулятора является чашеобразное перфорированное днище 1, плоская центральная неперфорированная часть 2 которого соединена при помощи стержня 3 с виброприводом 4. Подача гранулируемого вещества в полость перфорированного днища 1 осуществляется через трубу 5, связанную с кольцевым каналом 6, переходящим в распределитель 7. Для сепарирования пузырьков воздуха и предотвращения засорения отверстий истечения случайными твердыми частицами после распределителя 7 устанавливается сетка 8. Для выхода воздуха при сепарировании в корпусе гранулятора 9 имеются отверстия 10. Гранулятор размещается в камере 11, в которой предусмотрены отверстия для выхода гранулированного вещества 12 и вентиляции 13, а также установлены вентиляторы 14.
Рисунок 1. - Общий вид виброгрануляционного аппарата
Устройство работает следующим образом. Вещество, предназначенное для гранулирования, подается в направлении 15 и заполняет полость днища 1. Далее оно проходит через отверстия истечения днища 1, создавая струи вещества в пространстве камеры 11. При работе вибропривода 4 днище 1 совершает колебательное движение, в результате которого происходит дробление струй на равномерные капли. Падая в камере 11 навстречу потоку охлаждающего воздуха 16, капли застывают и превращаются в гранулы. Гранулы осыпаются на наклонную (воронкообразную) поверхность днища камеры в направлении 17 попадают в отверстие для выхода гранулированного вещества 12.
В зависимости от последующего применения гранулированного сырья, к нему предъявляются различные требования [17]. Основным является получение максимально равномерных по размерам капель: большинство гранул (90%) должны иметь строго определенный диаметр (целевая фракция 2-3мм); гранулы диаметром меньше 1 мм считаются мелкими, а больше 4 мм - крупными и в совокупности должны составлять не более 10%. Наиболее типичными среди крупных гранул являются гранулы с удвоенной массой, что свидетельствует о столкновении и слиянии гранул в полете. Причиной такого столкновения может быть некоторая разность скоростей капель, обусловленная истечением вместе с плавом мелких частиц шлама, спонтанной электризацией капель разноименными зарядами при распаде струй, но существенным фактором является нестабильность работы вибропривода. Таким образом, выбор типа и конструкции вибропривода играет решающую роль.
В данной ВКР произведена разработка электромагнитного вибрационного привода и системы его электропитания. Вибропривод предназначен для химических технологий (например, гранулирования селитры). Разработанный вибропривод лишен ряда недостатков, присущих ныне используемых пневматическим дебалансным виброприводам.
Были выполнены следующие задачи:
- обзор вариантов,
- расчет и моделирование магнитопровода,
- разработка силовой части схемы,
- разработка системы управления и выбор элементов.
В работе осуществлен подробный расчет магнитной системы. Далее произведено ее математическое моделирование в программе Elcut, подтвердившее правильность выбранных геометрических размеров.
В качестве силовых приборов использованы надежные элементы - тиристоры. Система запитывается от стандартной сети 220В, 50 Гц.
Система управления построена на надежных и хорошо себя зарекомендовавших интегральных таймерах - КР1006ВИ1. Данное решение является более помехоустойчивым по сравнению с применением микроконтроллеров [33].
Для силовой схемы и системы управления выбраны элементы, сведенные в перечень элементов.
В ходе написания ВКР было использовано специализированное программное обеспечение:
- в программе Elcut были промоделированы магнитные поля и посчитаны силовые характеристики электромагнита.
- с помощью программы MathCad производились математические расчеты по известным формулам.
