ВВЕДЕНИЕ 7
1 НАЗНАЧЕНИЕ И ОПИСАНИЕ СТАЛЕЛИТЕЙНОГО МОСТОВОГО КРАНА 9
1.1 Описание работы сталелитейного мостового крана в технологическом процессе 9
1.2 ТЕХНИЧЕСКИЕ ХАРАКТЕРИСТИКИ СТАЛЕЛИТЕЙНОГО МОСТОВОГО КРАНА В СООТВЕТСТВИИ С
ТРЕБОВАНИЯМИ ТЕХНИЧЕСКОГО ЗАДАНИЯ 10
2 ВЫБОР И РАСЧЕТ ЭЛЕКТРОДВИГАТЕЛЯ 12
2.1 РАСЧЕТ ПАРАМЕТРОВ НАГРУЗОЧНОЙ ДИАГРАММЫ СКОРОСТИ РАБОЧЕГО ОРГАНА 12
2.2 РАСЧЕТ МОЩНОСТИ ДВИГАТЕЛЯ 18
2.3 Выбор типа электродвигателя 19
2.4 РАСЧЕТ И ВЫБОР РЕДУКТОРА 20
2.5 Приведение статических моментов и моментов инерции к валу двигателя 20
2.6 Проверка двигателя по нагреву и производительности 24
3 ВЫБОР ЭЛЕМЕНТОВ И РАСЧЕТ ХАРАКТЕРИСТИК ЭЛЕКТРОПРИВОДА 30
3.1 Выбор Системы управления электродвигателем 30
3.2 Выбор преобразователя частоты 32
3.3 Выбор автоматического выключателя 34
3.4 Выбор сетевого дросселя и радиочастотного фильтра 35
3.5 Выбор тормозного резистора 36
3.6 Расчет и построение статических характеристик электропривода 38
3.7 РАСЧЕТ ПАРАМЕТРОВ СХЕМ ПУСКА И ТОРМОЖЕНИЯ ДВИГАТЕЛЯ 45
3.8 Расчет и построение переходных характеристик электропривода 47
4 АВТОМАТИЗАЦИЯ МЕХАНИЗМА 52
4.1 Разработка алгоритма работы системы 52
4.2 Выбор датчиков и измеряющих приборов 55
4.3 Выбор ПЛК 57
4.4 Выбор источника питания и автоматического выключателя низковольтной цепи 61
4.5 Выбор силовых агрегатов 62
4.6 Разработка пульта управления 63
4.7 Разработка функциональной схемы 64
4.8 Разработка принципиальной электрической схемы автоматизации 65
4.9 Разработка программного обеспечения 66
ЗАКЛЮЧЕНИЕ 70
БИБЛИОГРАФИЧЕСКИЙ СПИСОК 71
ПРИЛОЖЕНИЕ А 73
Мостовые краны в металлургии являются одними из основных технологических объектов. При выходе из строя мостового крана останавливается солидная часть цеха, и правильное проектирование системы уменьшает износ механической части крана, увеличивает срок службы силового агрегата и производительность мостового крана в целом.
На данный момент на большинстве производств используются мостовые краны с системами управления двигателями без обратных связей по скорости, а так же без автоматического позиционирования крюка по высоте.
Цель работы состоит в разработке надежной системы электропривода с хорошими технико-экономическими показателями.
Для выполнения цели необходимо выполнить следующие задачи:
• Выполнить расчет и выбор электродвигателя для подъемного механизма мостового крана по техническому заданию
• Рассчитать и выбрать модуль управления электрическим двигателем
• Выбрать дополнительные элементы силовой части
• Выбрать элементы механической части системы, такие как редукторы, тормозные механизмы, тросы, крюки с полиспастом и т. д.
• Выбрать элементы автоматизации и создать алгоритм автоматизации на базе ПЛК.
Объектом исследования является механизм подъема металлургического мостового крана
Предметом исследования является система управления работой электродвигателей рабочих органов мостового крана, а так же автоматизация работы электродвигателей.
Проблема подъемного механизма мостового крана состоит в перегреве двигателей главного подъема в связи с высокой температурой окружающей обстановки и наличием повторно-кратковременных режимов работы с частыми перегрузками. Разработаны системы с плавным увеличением момента, ограничивающие броски тока при пуске и торможении. В наиболее ответственных механизмах уже используются данные системы, т. к. это увеличивает срок службы привода и избавляет от толчков при начале движения.
М.М. Федоров в своей работе «Рабочий цикл электродвигателей крановых механизмов сталеплавильного цеха № 1 публичного акционерного общества «новокраматорский механический завод»» вывел ряд особенностей, влияющих на тепловые процессы в электродвигателях мостовых кранов. Одна из особенностей это то, что температура в цеху изменяется в широких пределах. Так же на пониженных частотах вращения уменьшается и частота вращения осевого вентилятора, в связи с чем ухудшается отвод тепла от
электродвигателя.
В работе при выборе двигателя используется объектно-ориентированный характер расчета. При расчете характеристик применяются программы в MatLab: «haradkz» для расчета статических характеристик и программа в среде блок схем MatLab+Simulink профессора М.М. Дудкина
«PCh_diode_rectifier_AIN_SPWM_Motor_Uf_constyy для расчета переходных процессов.
В данной квалификационной работе был произведен расчет электропривода подъемного механизма сталелитейного крана и спроектирована система автоматизации участка, в который вошли: электропривод сталкивателя слябов, электропривод подъемного стола и электропривод рольганга.
Расчет мощности двигателя производился методом среднеквадратичного момента. Рассчитаны динамические и статические моменты, в результате выбран асинхронный двигатель 7FMTKH315S8. Для управления этим двигателем выбран частотный преобразователь фирмы Schneider Elsectric, серии ATV900 - ATV930C11N4. Построены нагрузочные диаграммы, статические и динамические характеристики.
При разработке алгоритма автоматизации была описана последовательность работы механизмов и составлены логические уравнения всей системы. На основании описания технологического процесса был разработан пульт управления системой и составлена функциональная схема с расположением основных элементов системы.
Исходя из технологии работы механизмов был произведен выбор основного оборудования: два асинхронных двигателя для управления рольгангом и подъемным столом, преобразователи частоты фирмы Schneider Elsectric, датчики контроля положения механизмов и наличия слябов, в качестве блока управления был выбран программируемый логический контроллер Modicon M221-TM221CE40T.
На основе алгоритма работы системы автоматизации была написана программа в программном обеспечение SoMachine Basic.
Согласно функциональной схеме была создана электрическая принципиальная схема.
