АННОТАЦИЯ 2
ВВЕДЕНИЕ 6
1 ОПИСАНИЕ ТЕХНОЛОГИЧЕСКОГО ПРОЦЕССА 7
1.1 Назначение литейных кранов 7
1.2 Режимы работы литейных кранов 9
1.3 Компоновка литейных кранов 9
2 ОПИСАНИЕ РАБОТЫ ИССЛЕДУЕМОГО МЕХАНИЗМА 13
2.1 Алгоритм работы 13
2.2 Содержание двигательных функций выходного звена изделия 15
2.2.1 Механизм передвижения моста 17
2.2.2 Механизм передвижения главной тележки 19
2.2.3 Механизм передвижения вспомогательной тележки 63+20т 21
2.2.4 Механизм главного подъема 245т 22
2.2.5 Механизм вспомогательного подъема 63т 24
2.2.6 Механизм вспомогательного подъема 20т 25
2.3 Организация управления 26
3 ОСНОВНЫЕ ТЕХНИЧЕСКИЕ ТРЕБОВАНИЯ К МЕХАТРОННОМУ
УСТРОЙСТВУ 28
4 РАСЧЕТ МОЩНОСТИ ДВИГАТЕЛЯ 33
5 ПОСТРОЕНИЕ ТАХОГРАММЫ И НАГРУЗОЧНОЙ ДИАГРАММЫ 38
6 ВЫБОР РЕДУКТОРА 39
7 ПРОВЕРКА ДВИГАТЕЛЯ ПО НАГРЕВУ И ПРОИЗВОДИТЕЛЬНОСТИ 41
8 АВАРИЙНЫЕ РЕЖИМЫ РАБОТЫ 43
9 ВЫБОР ЭЛЕМЕНТНОЙ БАЗЫ СИСТЕМЫ УПРАВЛЕНИЯ МЕХАНИЗМА
ГЛАВНОГО ПОДЪЕМА 44
9.1 Выбор двигателя 44
9.2 Выбор преобразователя частоты 44
9.3 Выбор энкодера 48
9.4 Выбор датчиков 49
9.5 Выбор ограничителя грузоподъемности 50
9.6 Выбор ПЛК 52
10 АРХИТЕКТУРА СИСТЕМЫ КРАНОВОГО ЭЛЕКТРОПРИВОДА 54
11 СИЛОВАЯ СХЕМА МЕХАНИЗМА ПОДЪЕМА 56
12 АВТОМАТИЗАЦИЯ СИСТЕМЫ УПРАВЛЕНИЯ МОСТОВОГО КРАНА 58
13 РАЗРАБОТКА ФУНКЦИОНАЛЬНОЙ И СТРУКТУРНОЙ СХЕМЫ САР 66
13.1 Выбор и разработка функциональной схемы САР привода проектируемого
агрегата 66
13.2 Разработка контура регулирования технологических координат 68
13.3 Разработка структурной схемы САУ и моделирование типовых режимов
работы привода 73
13.4 Применение системы «ведущий-ведомый» 77
14 ТЕХНИКО-ЭКОНОМИЧЕСКИЕ РАСЧЕТЫ 82
14.1 Расчет затрат проектируемой системы электропривода 82
ЗАКЛЮЧЕНИЕ 87
БИБЛИОГРАФИЧЕСКИЙ СПИСОК 88
Кислородно-конвертерный цех введен в эксплуатацию в 1969 году и представляет собой сложный комплекс специализированных зданий и сооружений, оснащенных разнообразным оборудованием и связанных между собой транспортными и энергетическими коммуникациями.
Жидкий чугун подают к конвертерам по железнодорожным путям чугуновозами из расположенного рядом с загрузочным пролётом верхнего миксерного отделения. Заливочные ковши поднимают с чугуновозов и заливают чугун мостовым заливочным краном. Стальной лом из отделения магнитных материалов подают в загрузочный пролёт в совках на тележках. Завалка осуществляется кранами из совков.
Сталь выпускают в сталеразливочный ковш, установленный на сталевозе, который транспортирует ковш в разливочный пролёт. Шлак сливают в ковш, установленный на несамоходном шлаковозе, который вывозят из цеха локомотивом по поперечным криволинейным путям. Так же сталеразливочный ковш подают в ОНРС для разливки стали на МНЛЗ, ковш устанавливают на двухпозиционный стенд, позволяющий быстро заменять ковши и производить разливку непрерывно «плавка на плавку». После МНЛЗ заготовки поступают по системе рольгангов в передаточный пролет, а затем в отделение складирования и ремонта литых заготовок.
Выплавка стали в кислородно-конвертерном цехе осуществляется из жидкого чугуна с добавлением лома в конвертере с основной футеровкой и продувкой кислородом сверху через водоохлаждаемую фурму.
В цехе выплавляются: углеродистые, низкоуглеродистые,
среднеуглеродистые, электротехнические марки стали.
При выполнении выпускной квалификационной работы магистра был модернизирован электропривод главного подъема 245т литейного крана №35 работающего в кислородно-конвертерном цехе ПАО «ЧМК».
В ходе работы было представлено описание литейных кранов, их характеристики и основные технические требования к мехатронному устройству. Произведен расчет и выбор электрооборудования для системы управления электроприводом подъема, включающий в себя два асинхронных электродвигателя, преобразователь частоты, силовое и вспомогательное оборудование. На основе полученных расчетов была построена тахограмма и нагрузочная диаграмма проектируемого привода.
Используя программное обеспечение Siemens TIA Portal V13, был разработан алгоритм работы и составлена автоматизация системы управления мостовым краном.
Разработана архитектура системы автоматизации и функциональная схема САР. Рассчитаны параметры регуляторов для составления структурной схемы САУ. На основе полученных данных была составлена модель асинхронного электропривода в ПО Matlab R2013b и получены переходные процессы работы электропривода подъема. Вдобавок смоделирован процесс использования системы «ведущий-ведомый». Также рассчитаны технико-экономические показатели.
