Аннотация 2
ВВЕДЕНИЕ 5
1 АНАЛИЗ ТЕХНОЛОГИЧЕСКОГО ПРОЦЕССА И ВЫБОР ОСНОВНОГО
ОБОРУДОВАНИЯ 6
1.1 Характеристика цеха и технологического процесса работы экспандера 6
1.2 Характеристика и кинематическая схема экспандера 12
1.3 Требования к приводу 15
1.4 Выбор системы привода 16
1.5 Расчет и построение нагрузочной диаграммы и тахограммы 18
1.6 Выбор основного силового оборудования 22
1.7 Защиты гидропривода 35
2 РАЗРАБОТКА САУ 37
2.1 Разработка архитектуры системы автоматизации 37
2.2 Выбор контроллера и датчиков технологических координат 38
2.3 Выбор и разработка функциональной схемы САР привода экспандера 40
2.4 Разработка контура регулирования технологических координат 41
2.5 Разработка структурной схемы САУ и моделирование типовых режимов
работы привода 43
3 ТЕХНИКО-ЭКОНОМИЧЕСКИЕ РАСЧЕТЫ 56
3.1 Краткая характеристика подразделения и выпускаемой продукции 56
3.2 Расчет производственной программы цеха 57
3.3 Расчет сметы капитальных затрат 60
3.4 Расчет затрат на содержание и эксплуатацию оборудования (РСЭО) 62
3.5 Расчет затрат на материалы, на оплату труда со страховыми отчислениями 65
3.6 Расчет прибыли и показатели рентабельности 65
3.7 Расчет срока окупаемости реконструкции 66
3.8 Составление сводной таблицы технико-экономических расчетов 67
ЗАКЛЮЧЕНИЕ 68
БИБЛИОГРАФИЧЕСКИЙ СПИСОК 69
В производстве труб наряду с устаревшими механизированными агрегатами, активно внедряются новые автоматизированные интеллектуальные системы. Данные системы получили название мехатронных, то есть объединяющих в себе комплекс электромеханических, электрогидравлических, электронных элементов и средств вычислительной техники, между которыми осуществляется постоянный обмен энергией и информацией, объединенный общей системой автоматического управления.
Достижение необходимой круглости, прямизны и точности внутреннего диаметра трубы являются одним из основных требований при производстве труб . Данную задачу в полной мере решает механический экспандер, который пластически деформирует трубу. Исходя из того, что процедуруэкспандирования проходит каждая труба, выпускаемая в цеху, то важнейшей задачей является автоматизация данной технологической операции.
Цель данной ВКР: предложить решение существующей проблемы, связанной с ручной настройкой клапанов загрузки насоса, а также, проведя анализ технологического процесса, найти пути оптимизации работы установки.
Перед ВКР в соответствии с целью ставятся следующие задачи:
- провести анализ технологического процесса установки, на основе которого выдвинуть требования к системе привода и автоматизации;
- выбрать силовые элементы и разработать архитектуру системы автоматизации;
- разработать САУ и смоделировать требуемый технологический процесс;
- провести технико-экономический расчет и подтвердить экономическую целесообразность реконструкции.
Проведя анализ технологического процесса, было установлено, что существует возможность замены дискретных гидроклапанов на пропорциональный. За счет данной замены было уменьшено время простоев экспандера, что привело к увеличению фактического времени работы и производительности агрегата со 105,6 т/ч до 106,2 т/ч.
Исходя из технологического процесса экспандера, был выдвинут ряд требований к системам привода и автоматизации. В ходе расчетов были выбраны гидравлический насос, электродвигатель, распределитель, клапаны. Характеристики данных устройств удовлетворяют требованиям.
Построена архитектура системы автоматизации, выбран контроллер, протоколы соединения уровней между собой, а также необходимые датчики. Для реализации обратной связи по положению выбран датчик линейных перемещений.
В среде Matlab построена математическая модель системы привода в 3 режимах работы. В результате моделирования получен необходимый технологический процесс (все предъявленные требования выполняются).
Применение пропорциональной гидравлики позволяет сократить время настройки клапанов на необходимое давление при смене сортамента труб, увеличивая фактическое время работы с 8079 ч до 8154 ч. В результате реконструкции производственная программа увеличилась на 13200 т.
Капитальные вложения в реконструкцию составляют 189750 руб., срок окупаемости объекта реконструкции 0,7 года.
Результаты технико-экономических расчетов подтверждают эффективность предлагаемой реконструкции.
Таким образом, все задачи, поставленные ВКР, выполнены, а цель достигнута.
