АННОТАЦИЯ 2
ВВЕДЕНИЕ 6
1 АНАЛИЗ ТЕХНОЛОГИЧЕСКОГО ПРОЦЕССА И ОПИСАНИЕ ОСНОВНОГО ОБОРУДОВАНИЯ 7
1.1 Характеристика цеха, описание технологического процесса работы
механизма 7
1.2 Характеристика и кинематическая схема механизма 13
1.3 Требования к приводам 14
1.4 Выбор системы привода 15
1.5 Расчет и построение нагрузочной диаграммы и тахограммы 17
1.6 Выбор основного силового оборудования 27
1.7 Защита привода 30
2. РАЗРАБОТКА САУ 33
2.1 Выбор контроллера и датчиков технологических координат 33
2.2 Разработка архитектуры системы автоматизации 37
2.3 Выбор и разработка функциональной схемы САР привода
проектируемого агрегата 38
2.5 Разработка структурной схемы САУ и моделирование типовых режимов работы привода 41
3. РАСЧЕТ ТЕХНИКО-ЭКОНОМИЧЕСКИХ ПОКАЗАТЕЛЕЙ 57
3.1 Характеристики участка и выпускаемой продукции 57
3.2 Расчет производственной программы цеха 57
3.3 Расчет сметы капитальных затрат 59
3.4 Расчет РСЭО 61
3.5 Расчет затрат на оплату труда со страховыми отчислениями 63
3.6 Расчет прибыли и показателей рентабельности 65
3.7 Расчет срока окупаемости 67
3.8 Сводная таблица технико-экономических расчетов 68
ЗАКЛЮЧЕНИЕ 68
БИБЛЕОГРАФИЧЕСКИЙ СПИСОК 71
Современное состояние чёрной металлургии как отрасли имеет высокий технический потенциал. Значительный прогресс достигнут в технологии производства в отдельных подотраслях и переделах. Так, добыча железной руды в основном ведётся прогрессивным открытым способом; в коксовом производстве внедряется бездымная загрузка шихты и сухое тушение кокса; в доменном производстве в печах с повышенным давлением газа под колошником выплавляется до 97%, а с вдуванием природного газа - до 84% всего чугуна; в сталеплавильном производстве растет выплавка стали в кислородных конвертерах и электропечах, внедрены внепечная обработка стали под вакуумом, синтетическими шлаками, инертными газами, переплавные процессы (электрошлаковый, вакуумно-дуговой, вакуумноиндукционный, электроннолучевой, плазменный); увеличивается доля непрерывной разливки стали; в прокатном производстве эффективно применяются термическая обработка металлопродукции, средства неразрушающего автоматического контроля; в трубном - совершенствуется технология производства сварных труб большого диаметра, бесшовных труб; в метизном производстве внедряются автоматизированные поточные линии.
Большое внимание уделяется вопросам механизации, автоматизации и информатизации производственных процессов, совершенствованию организации производства и труда.
В работе рассматриваются вопросы автоматизации работы промежуточного ковша кислородно-конвертерного цеха ПАО «Мечел», а именно его стопорного механизма. Стопорный механизм промежуточного ковша представляет собой машину, интегрированную в цикл непрерывной разливки стали на машине непрерывного литья заготовок. Его технологической функцией является поддержание заданного уровня стали в кристаллизаторе.
При проведении анализа технологического процесса было установлено, что проблему частых поломок привода стопорного механизма можно решить заменой нынешней конструкции специальным модулем привода стопора. За счет этого было уменьшено время внеплановых ремонтов, что привело к увеличению производственной программы агрегата с 999769 т/год до 1006354,18 т/год.
Исходя из особенностей технологического процесса стопорного механизма был выдвинут ряд требований к системам привода и автоматизации. В ходе расчетов был выбран привод стопора фирмы VUHZ мощностью 3 кВт, который прошел проверки по перегреву и по перегрузочной способности. Для управления двигателем выбран частотный преобразователь DANAHER S700.
Построена архитектура системы автоматизации (4 уровня), выбраны контроллер (Simatic s7-400), протоколы соединения уровней между собой, а также необходимые датчики. Для отслеживания уровня металла в кристаллизаторе была выбрана система измерения уровня металла «СИУМ» компании ТЕХНОАП. Обратная связь по положению стопора осуществляется датчиком, встроенным в привод стопора. Обратная связь по скорости осуществляется энкодером, встроенным в привод.
В среде Matlab построена математическая модель системы регулирования уровня металла в кристаллизаторе. В результате моделирования получен необходимый технологический процесс (все предъявленные требования выполняются).
Также в систему управления, для сглаживания пульсаций металла при возмущениях, вызванных изменением скорости вытягивания сляба был интегрирован статический компенсатор возмущений, что привело к сокращению амплитуды пульсаций металла при переходных процессах.
Решение проблемы с пульсациями позволяет сократить брак продукции на 18-19%.
Капитальные вложения в реконструкцию составляют 1873000 рублей, срок окупаемости проекта 2 года 5 месяцев.
Результаты технико-экономических расчетов подтверждают экономическую эффективность предлагаемой реконструкции.
Таким образом, все задачи, поставленные ВКР, выполнены, а цель достигнута.
