Тема: Разработка мехатронной системы поперечного перемещения полупортального крана с вакуумной траверсой VACOHUB участка формовки цеха «Высота-239»

Из всего многообразия общепромышленных механизмов, работающих на металлургических предприятиях, можно выделить группу, для которой особенно остро стоит проблема чрезмерно высокого уровня динамических нагрузок. В такую группу оборудования промышленных предприятий в первую очередь входят подъемно-транспортные механизмы: мостовые и козловые краны, крановые перегружатели, транспортеры, конвейеры, питатели и т.д. Среди этих механизмов в наиболее тяжелых условиях и интенсивных режимах работают мостовые краны.
Многочисленными исследованиями установлено, что упругие механические колебания в подавляющем большинстве случаев отрицательно влияют на работу электропривода, вызывая повышение динамических нагрузок, снижение точности работы механизма, появление механических вибраций и опасных резонансных явлений. Возникающий при этом чрезмерно высокий уровень динамических нагрузок, особенно при пусках, реверсах и торможениях ведет к преждевременному выходу из строя элементов механизмов кранов и подкрановых конструкций [1].
Для управления крановыми установками и регулирования параметров используется автоматизированная система управления, являющаяся частью мехатронной системы.
Мехатронные системы в производстве являются неотъемлемой частью формирования технологического процесса. Под мехатронной системой понимается совокупность нескольких мехатронных модулей и узлов, синергетически связанных между собой, для выполнения конкретной функциональной задачи.
Мехатронные системы могут включать в себя автоматизированный электропривод, гидро-пнемвопривод, автоматизированные системы управления.
Существует два варианта построения системы электропривода, возможно использование двигателя постоянного тока с соответствующей системой регулирования, а также применение асинхронного двигателя как наиболее перспективного направления [2].
Система регулирования, построенная для двигателя постоянного тока, имеет более простую структуру по сравнению с системой регулирования асинхронного двигателя, однако экономические показатели такой системы значительно уступают системе с применением двигателя переменного тока.
Применение двигателей постоянного тока в полупортальных мостовых кранах невозможно, так как такие двигатели имеют большую массу и габариты, так же стоимость такого двигателя гораздо выше.
Асинхронный двигатель компактен, имеет малую массу и стоимость на единицу мощности и прост в эксплуатации по сравнению с двигателями постоянного тока.
Достоинства асинхронного двигателя обусловлены отсутствием такого сложного в изготовлении и эксплуатации устройства как коллектор, присущего двигателям постоянного тока.
Кроме того, в настоящее время системы частотно-регулируемого асинхронного электропривода не уступают по своим качественным и статическим характеристикам электропривода постоянного тока, а по своим эксплуатационным характеристикам во многом их превосходят.
Наиболее перспективным преобразователем для питания асинхронного двигателя, является реверсивный преобразователь с блоком рекуперации, который преобразует трехфазную сеть на входе в сеть постоянного напряжения и наоборот.
Такой реверсивный преобразователь подходит для связи нескольких инверторов на общей шине постоянного тока. Это обеспечивает обмен энергией между двигательными и генераторными приводами и осуществляет экономию энергии.
Применение системы ПЧ-АД в системе поперечного перемещения полупортальных крановых установок необходимо для обеспечения плавного пуска, реверса и торможения и позволит снизить риск срыва груза. Так же такая система является надежной и имеет широкий диапазон регулирования скорости при не плохих динамических показателях электропривода.
ЧТПЗ - промышленная группа металлургического комплекса России, является одной из крупнейших отечественных компаний-производителей трубной продукции.
Для достижения этих целей компания ЧТПЗ провела модернизацию и реконструкцию существующих мощностей по производству стальных труб, реализовала три крупных проекта - построила Финишный центр и электросталеплавильный комплекс "Железный Озон 32" на Первоуральском новотрубном заводе и один из самых больших в Европе цех по производству труб большого диаметра "Высота 239" на Челябинском трубопрокатном заводе.
Наличие полупортального крана с вакуумной траверсой типа VACOHUB необходимо на участке формовки цеха Высота «239» для перемещения и складирования заготовок.
Купить

В наши дни устройства автоматизации производства - это незаменимая продукция, которая упрощает технологический процесс. Логическое управление оборудованием позволяет минимизировать либо полностью исключить участие человека в производственном процессе, значительно ускорив и обезопасив процесс.
При выполнении выпускной квалификационной работы был проведен анализ технологического процесса и выбор основного оборудования, произведен выбор системы электропривода ПЧ-АД.
При выполнении выпускной квалификационной работы была разработана мехатронная система механизма подъема полупортального крана типа Vacohub, произведен расчет и выбор системы электропривода ПЧ-АД.
Произвели расчет и построение нагрузочной диаграммы и тахограммы механизма перемещения крана п1.5. Выбрали подходящее силовое оборудование мотор-редуктора FA87/G DV112M4/BMG/HF/TF производство Sew-Eurodrive.
Проверка по эквивалентному моменту показала, что двигатель выбран верно.
Также было рассмотрены системы защиты привода и выбрали подходящие по току плавкие предохранители ВКИ-230 3Р с номинальным током 16 А.
В ходе работы была разработана и описана архитектура системы автоматизации, сделан выбор контроллера, датчиков технологических координат полупортального крана Vacohub, сделано описание исследуемого полупортального крана, предложена архитектура системы автоматизации, сделаны выбор и разработка функциональной схема САР, на основе которой разработана структурная схема САР и выполнено моделирование типовых процессов работы привода механизма подъема, где контур скорости был настроен на симметричный оптимум, а контур положения на модульный оптимум.

Купить