Помощь студентам в учебе
Автоматизация электроприводов портального крана грузоподъемностью 16 тонн
|
РЕФЕРАТ 5
ВВЕДЕНИЕ 7
1 Общая информация о кранах 10
1.1 Классификация грузоподъемных кранов 10
1.2 Применение портального крана «КПП 16/20» 10
1.3 Устройство и работа портального крана 11
1.4 Технические характеристики портального крана 14
2 Расчетная часть 17
2.1 Расчет статической нагрузочной диаграммы механизма подъема. Предварительный
выбор двигателя по мощности 17
2.2 Расчет и построение динамической диаграммы механизма. Проверка выбранного
двигателя по мощности 25
2.3 Проверочный расчет электродвигателя по мощности 31
2.4 Расчет и построение механических характеристик 34
2.5 Расчет и построение пусковой диаграммы 36
2.6 Торможение механизма подъёма портального крана 38
2.7 Расчет переходного процесса пуска двигателя 39
2.8 Моделирование базовой системы в среде Matlab Simulink 45
2.9 Оценка показателей качества базовой системы 46
3 Модернизация системы автоматизации портального крана 49
3.1 Обоснование принципа модернизации 49
3.2 Выбор электродвигателя 52
3.3 Моделирование частотно - управляемого электропривода в среде Matlab Simulink. 57
3.4 Моделирование электропривода с векторным управлением в среде Matlab Simulink.
Сравнение векторного и скалярного управления 59
3.5 Выбор системы управления модернизированного электропривода на основе оценки
показателей качества 64
ЗАКЛЮЧЕНИЕ 66
СПИСОК ИСПОЛЬЗОВАННЫХ ИСТОЧНИКОВ 68
ВВЕДЕНИЕ 7
1 Общая информация о кранах 10
1.1 Классификация грузоподъемных кранов 10
1.2 Применение портального крана «КПП 16/20» 10
1.3 Устройство и работа портального крана 11
1.4 Технические характеристики портального крана 14
2 Расчетная часть 17
2.1 Расчет статической нагрузочной диаграммы механизма подъема. Предварительный
выбор двигателя по мощности 17
2.2 Расчет и построение динамической диаграммы механизма. Проверка выбранного
двигателя по мощности 25
2.3 Проверочный расчет электродвигателя по мощности 31
2.4 Расчет и построение механических характеристик 34
2.5 Расчет и построение пусковой диаграммы 36
2.6 Торможение механизма подъёма портального крана 38
2.7 Расчет переходного процесса пуска двигателя 39
2.8 Моделирование базовой системы в среде Matlab Simulink 45
2.9 Оценка показателей качества базовой системы 46
3 Модернизация системы автоматизации портального крана 49
3.1 Обоснование принципа модернизации 49
3.2 Выбор электродвигателя 52
3.3 Моделирование частотно - управляемого электропривода в среде Matlab Simulink. 57
3.4 Моделирование электропривода с векторным управлением в среде Matlab Simulink.
Сравнение векторного и скалярного управления 59
3.5 Выбор системы управления модернизированного электропривода на основе оценки
показателей качества 64
ЗАКЛЮЧЕНИЕ 66
СПИСОК ИСПОЛЬЗОВАННЫХ ИСТОЧНИКОВ 68
На сегодняшний день для наиболее полного и своевременного удовлетворения потребностей промышленности и населения в транспорте, повышения эффективности и качества транспортной системы необходимо повышение уровня использования и надежности в работе технических средств. В особенности выделяется необходимость в завершении реконструкции и увеличении пропускной способности речных портов, за счет оснащения их высокопроизводительной техникой для обработки грузов и строительства новых механизированных причалов.
Постоянный рост производительности труда и повышение качества продукции - важнейшие задачи, имеющие решающее значение в укреплении экономического потенциала страны и создании материально -технической базы.
Решение данных проблем невозможно без совершенствования техники, повышения производительности, а также надежности машин. Все это в первую очередь связано с совершенствованием электропривода данных машин.
Современные электроприводы определяют уровень силовой электрооборудования труда и в силу своих преимуществ по сравнению с другими типами приводов являются основным средством автоматизации рабочих машин и производственных процессов. Развитие технологий и повсеместное внедрение автоматики предъявляют все более высокие требования к электроприводу и приводят к значительному расширению области применения управляемого электропривода.
Широкое развитие транспортных автоматизированных систем выдвигает следующий ряд требований:
- достижение точности остановки;
- достижение плавности пуска и торможения;
- возможность перераспределения нагрузок между двигателями в многодвигательных системах и т.д.
Целью данного дипломного проекта является совершенствование электрооборудования портального крана, для более полного выполнения технологических требований перегрузочного процесса и обеспечения экономного использования электроэнергии для улучшения эксплуатационных характеристик, повышения производительности труда и снижения затрат.
Электрооборудование кранов - одно из главных средств комплексной механизации отраслей народного хозяйства. На большом количестве грузоподъемных машин, выпускаемых на отечественном производстве, установлен электропривод основных рабочих механизмов. Исходя из этого, работа данных машин в большей степени зависит от качества показателей используемого кранового оборудования.
Повышение объемов грузоперевозок, пополнение судоходных компаний современными большегрузными судами, необходимость повышения производительности труда при погрузочно-разгрузочных работах потребовали не только модернизации системы портальных кранов, но и учет их эксплуатационных и технических параметров.
Электропривод большого количества грузоподъемных машин характеризуется прерывистой работой с высокой частотой включения, широким диапазоном регулирования скорости и постоянно возникающими значительными перегрузками при разгоне и торможении механизмов. Особые условия использования электропривода в грузоподъемных машинах послужили основой для создания специальных серий электродвигателей и крановых устройств.
Электрооборудование кранов содержит:
- ряд крановых электродвигателей постоянного и электродвигателей переменного тока;
- ряд силовых и магнитных контроллеров, концевых выключателей, командных контроллеров, постов кнопочных, тормозных электромагнитов и электрогидравлических толкателей, пускотормозных резисторов и серию других устройств, комплектующих различные электроприводы кранов.
Исходя из назначения крана разрабатываются обязательные требования, определяющие как основные параметры (грузоподъемность крана, вылет стрелы, грейферный или крюковой режим работы, скорость механизмов, и т. д.), но также и конструкцию.
В данной работе необходимо создать современную автоматизированную систему электропривода для механизмов портального крана (КПП) «Кировец 16/20». В основе управляемого электропривода лежит система векторного управления скоростью асинхронного электродвигателя.
Все решаемые в данной работе задачи по обновлению электрооборудования направлены на повышение КПД, увеличение долговечности и простоты обслуживания электромеханических систем.
Постоянный рост производительности труда и повышение качества продукции - важнейшие задачи, имеющие решающее значение в укреплении экономического потенциала страны и создании материально -технической базы.
Решение данных проблем невозможно без совершенствования техники, повышения производительности, а также надежности машин. Все это в первую очередь связано с совершенствованием электропривода данных машин.
Современные электроприводы определяют уровень силовой электрооборудования труда и в силу своих преимуществ по сравнению с другими типами приводов являются основным средством автоматизации рабочих машин и производственных процессов. Развитие технологий и повсеместное внедрение автоматики предъявляют все более высокие требования к электроприводу и приводят к значительному расширению области применения управляемого электропривода.
Широкое развитие транспортных автоматизированных систем выдвигает следующий ряд требований:
- достижение точности остановки;
- достижение плавности пуска и торможения;
- возможность перераспределения нагрузок между двигателями в многодвигательных системах и т.д.
Целью данного дипломного проекта является совершенствование электрооборудования портального крана, для более полного выполнения технологических требований перегрузочного процесса и обеспечения экономного использования электроэнергии для улучшения эксплуатационных характеристик, повышения производительности труда и снижения затрат.
Электрооборудование кранов - одно из главных средств комплексной механизации отраслей народного хозяйства. На большом количестве грузоподъемных машин, выпускаемых на отечественном производстве, установлен электропривод основных рабочих механизмов. Исходя из этого, работа данных машин в большей степени зависит от качества показателей используемого кранового оборудования.
Повышение объемов грузоперевозок, пополнение судоходных компаний современными большегрузными судами, необходимость повышения производительности труда при погрузочно-разгрузочных работах потребовали не только модернизации системы портальных кранов, но и учет их эксплуатационных и технических параметров.
Электропривод большого количества грузоподъемных машин характеризуется прерывистой работой с высокой частотой включения, широким диапазоном регулирования скорости и постоянно возникающими значительными перегрузками при разгоне и торможении механизмов. Особые условия использования электропривода в грузоподъемных машинах послужили основой для создания специальных серий электродвигателей и крановых устройств.
Электрооборудование кранов содержит:
- ряд крановых электродвигателей постоянного и электродвигателей переменного тока;
- ряд силовых и магнитных контроллеров, концевых выключателей, командных контроллеров, постов кнопочных, тормозных электромагнитов и электрогидравлических толкателей, пускотормозных резисторов и серию других устройств, комплектующих различные электроприводы кранов.
Исходя из назначения крана разрабатываются обязательные требования, определяющие как основные параметры (грузоподъемность крана, вылет стрелы, грейферный или крюковой режим работы, скорость механизмов, и т. д.), но также и конструкцию.
В данной работе необходимо создать современную автоматизированную систему электропривода для механизмов портального крана (КПП) «Кировец 16/20». В основе управляемого электропривода лежит система векторного управления скоростью асинхронного электродвигателя.
Все решаемые в данной работе задачи по обновлению электрооборудования направлены на повышение КПД, увеличение долговечности и простоты обслуживания электромеханических систем.
В соответствии с заданием в данной выпускной квалификационной работе выполнено проектирование электроприводов портального крана грузоподъемностью 16 тонн.
В процессе проектирования был выполнен ряд разделов, указанных в задании.
В первом разделе был произведен анализ технологического процесса, выбран соответствующий портальный кран «КШ1 16/20», а также приведены технические характеристики, соответствующие выбранному крану.
Во втором разделе был произведен подробный расчёт базовой системы управления электроприводом механизма подъема. Были построены нагрузочные диаграммы механизма и электропривода, выбран асинхронный двигатель с фазным ротором МТН 713-10, произведена его проверка.
Также в данном разделе представлена модель асинхронного двигателя с фазным ротором в среде Matlab Simulink. Были получены переходные процессы скорости и момента при пуске АД с фазным ротором. При оценке показателей качества базовой системы был сделан вывод о необходимости модернизации данной системы.
Обоснование принципа модернизации с последующей ее реализацией было выполнено в разделе 3.
В данном разделе приведены недостатки применяемого базового оборудования, на основании которых было принято решение о замене базовой системы на модернизированную систему управления ПЧ - АД. Выбран асинхронный двигатель с короткозамкнутым ротором 1LG4315, фирмы siemens, произведена его проверка.
Далее в 3 разделе представлена модель модернизированной системы ПЧ - АД с U/ f = constуправлением, а также модель системы ПЧ - АД с векторным управлением с обратной связью по скорости. Приведены сравнительные результаты, реализованных методов регулирования, отражающие преимущества и недостатки выбранных способов регулирования.
При оценке показателей качества, из двух способов управления для модернизированной системы было выбрано векторное управление.
В целом, доказано, что показатели спроектированной системы соответствуют допустимым требованиям, а применение разработанной системы целесообразно ввиду удобства управления и удовлетворительных технических показателей.
В процессе проектирования был выполнен ряд разделов, указанных в задании.
В первом разделе был произведен анализ технологического процесса, выбран соответствующий портальный кран «КШ1 16/20», а также приведены технические характеристики, соответствующие выбранному крану.
Во втором разделе был произведен подробный расчёт базовой системы управления электроприводом механизма подъема. Были построены нагрузочные диаграммы механизма и электропривода, выбран асинхронный двигатель с фазным ротором МТН 713-10, произведена его проверка.
Также в данном разделе представлена модель асинхронного двигателя с фазным ротором в среде Matlab Simulink. Были получены переходные процессы скорости и момента при пуске АД с фазным ротором. При оценке показателей качества базовой системы был сделан вывод о необходимости модернизации данной системы.
Обоснование принципа модернизации с последующей ее реализацией было выполнено в разделе 3.
В данном разделе приведены недостатки применяемого базового оборудования, на основании которых было принято решение о замене базовой системы на модернизированную систему управления ПЧ - АД. Выбран асинхронный двигатель с короткозамкнутым ротором 1LG4315, фирмы siemens, произведена его проверка.
Далее в 3 разделе представлена модель модернизированной системы ПЧ - АД с U/ f = constуправлением, а также модель системы ПЧ - АД с векторным управлением с обратной связью по скорости. Приведены сравнительные результаты, реализованных методов регулирования, отражающие преимущества и недостатки выбранных способов регулирования.
При оценке показателей качества, из двух способов управления для модернизированной системы было выбрано векторное управление.
В целом, доказано, что показатели спроектированной системы соответствуют допустимым требованиям, а применение разработанной системы целесообразно ввиду удобства управления и удовлетворительных технических показателей.