Аннотация 6
ВВЕДЕНИЕ 8
1. СРАВНЕНИЕ ОТЕЧЕСТВЕННЫХ И ЗАРУБЕЖНЫХ ЭЛЕКТРОПРИВОДОВ ПОСТОЯННОГО ТОКА 10
2. ОПИСАНИЕ ТЕХНОЛОГИЧЕСКОГО ПРОЦЕССА 23
2.1. Технологический процесс 23
2.2. Механизм качания кристаллизатора 24
2.3. Привод качания кристаллизатора 25
3. ВЫБОР МОЩНОСТИ ДВИГАТЕЛЯ 27
3.1. Технологические требования к механизму качания
кристаллизатора 27
3.2. Предварительный выбор двигателя 27
3.3. Расчёт параметров движения кристаллизатора 28
3.4. Крутящие моменты нагрузки на валу двигателя редукторного
привода кристаллизатора 31
4. РАЗРАБОТКА СИСТЕМЫ АВТОМАТИЧЕСКОГО
РЕГУЛИРОВАНИЯ 37
4.1. Обоснование технического задания 37
4.2. Анализ силовой части электропривода как объекта управления 39
4.3. Построение функциональной схемы системы управления
электроприводом 46
4.4. Синтез передаточных функций регуляторов 50
4.4.1. Общие положения 50
4.4.2. Синтез регулятора тока 50
4.4.3. Синтез регулятора ЭДС 51
4.5. Построение структурной схемы управления электропривода 52
4.6. Моделирование системы управления электропривода на ЭВМ 54
4.7. Расчёт параметров электрической принципиальной схемы 56
4.7.1. Расчёт параметров регулятора тока 56
4.7.2. Расчёт параметров датчика ЭДС 60
4.7.3. Расчёт параметров регулятора ЭДС 64
4.7.4. Расчёт инвертора в цепи датчика тока 66
4.7.5. Выбор датчиков 67
5. ОПИСАНИЕ ТЕХНОЛОГИЧЕСКОЙ АВТОМАТИКИ 69
5.1. Описание контроллера SIMATIC S7- 400 69
5.1.1. Общие данные 69
5.1.2. Область применения 69
5.1.3. Дизайн 71
5.1.4. Расширение 73
5.1.5. Связь 75
5.2. Алгоритм программы и программа на S7 для электропривода механизма качания кристаллизатора 77
6. ТЕХНИКО-ЭКОНОМИЧЕСКИЙ РАСЧЁТ 78
6.1. Введение 78
6.2. Простои оборудования и потери валовой прибыли 79
6.3. Капитальные затраты и сроки выполнения 81
6.4. Расчёт экономической эффективности внедрения нового
оборудования 83
7. БЕЗОПАСНОСТЬ ЖИЗНЕДЕЯТЕЛЬНОСТИ 86
7.1. Введение 86
7.2. Краткая характеристика производственного помещения 87
7.3. Требования к оборудованию 88
7.4. Меры по электробезопасности 90
7.5. Чрезвычайные ситуации 95
7.5.1. Пожарная безопасность 95
7.5.2. Возможные чрезвычайные ситуации 96
7.6. Анализ вредных и опасных факторов 99
7.6.1. Шум 99
7.6.2. Вибрация 100
7.6.3. Микроклимат 100
7.6.4. Освещение 101
7.6.5. Вредные вещества в воздухе 103
7.6.6. Вентиляция 104
ЗАКЛЮЧЕНИЕ 106
БИБЛИОГРАФИЧЕСКИЙ СПИСОК 107
В современной российской экономике, которая имеет свою опору в нефтегазодобывающей промышленности, наблюдаются тенденции и в расширении базы чёрной металлургии. Вкладываются деньги в строительство новых и реконструкцию старых предприятий. Ярким примером является ЗАО НСММЗ, имеющее свои филиалы в городах Свердловской области Нижние Серьги и Ревда. Металлургический холдинг, созданный на базе данного предприятия, вошёл в государственную программу по развитию чёрной металлургии в России. Уже был построен и пущен в эксплуатацию первый электросталеплавильный цех в городе Ревда, включающий в себя машину непрерывного литья заготовок (МНЛЗ).
В настоящее время основными промышленными типами МНЛЗ являются криволинейные и вертикальные машины. Ограниченное развитие получили вертикальные МНЛЗ с изгибом слитка в горизонтальное положение на участке его полного затвердевания. Некоторое время назад появились опытно - промышленные горизонтальные машины. На МНЛЗ получают слябы сечением до 300x2600 мм., сортовые заготовки, в том числе блюмы, сечением от 80x80 мм. до 400x520 мм., круглые заготовки диаметром до 400 мм., полые трубные заготовки диаметром 410-750 мм. и другие. Производительность одной двухручьевой слябовой МНЛЗ достигает двух миллионов тонн в год. Максимальная скорость вытягивания слитка равна 1,4 м/мин на слябовых машинах и 4,0 м/мин на сортовых. Число ручьёв на сортовых МНЛЗ может достигать восьми.
В данной выпускной квалификационной работе рассматривается механизм качания кристаллизатора машины непрерывного литья заготовок (МНЛЗ), расположенной в первом электросталеплавильном цехе (в ближайшем времени планируется запустить второй аналогичный цех) ревдинского филиала Металлургического холдинга. Весь комплекс цехов данного предприятия (2 электросталеплавильных цеха) рассчитан на производство 2 миллионов тонн металла в год. МНЛЗ, входящая в состав электросталеплавильного цеха, включает в себя 6 линий разливки (ручьёв). Каждый ручей включает в себя механизм качания кристаллизатора, тянуще-правильную машину, машину газовой резки и холодильные агрегаты. Электропривод механизма качания кристаллизатора состоит из двигателя постоянного тока, редуктора, эксцентрика и системы рычагов, через которую приводится в движение стол кристаллизатора, непосредственно на который устанавливается сам кристаллизатор. Регулирование скорости качания ведётся цифровым электроприводом постоянного тока. В проекте рассматривается замена морально и физически устаревшего привода на новый цифровой электропривод фирмы SIEMENS SIMOREG DC MASTER с высоким коэффициентом надёжности. Вопросы энергосбережения рассмотрению не подлежат, поскольку привода схожие по энергетическим показателям. Решающим фактором является надёжность работы механизма, отсутствие простоев. Исключая простои по вине электропривода экономим огромные денежные средства, поскольку экономятся потери производства металла. Так как МНЛЗ содержит всего 6 ручьёв, то при остановке одного ручья мощность производства падает на одну шестую часть, а это при непрерывном процессе разливки выливается в длительные простои и недопроизводство металла.
В ходе выпускной квалификационной работы был сделан расчёт автоматизированного электропривода механизма качания кристаллизатора машины непрерывного литья заготовок. Все технологические требования в ходе проектирования были выполнены.
Система автоматического регулирования выполнена по
однократноинтегрирующей схеме без датчика скорости. Имеет внутренний контур тока и внешний контур, замкнутый по ЭДС. Поскольку регулятор ЭДС является П- регулятором, то неизбежна ошибка по скорости, которая принимает удовлетворяющее технологическим требованиям значение 1,5%.
Технологическая автоматика выполнена на микроконтроллере SIMATIC S7- 416.
Модернизация электропривода проведена за счёт замены устаревшего оборудования на привод постоянного тока SIMOREG RA7025.
В ходе модернизации был получен экономический эффект, составляющий экономию потерь валовой прибыли до 7 миллионов рублей в год.
Машина непрерывного литья заготовок описана с точки зрения безопасности производства и удовлетворяет всем предъявленным требованиям.
