Помощь студентам в учебе
Модернизация привода мехатронной системы вращения трубы сварочного участка ТЭСЦ №6 ПАО “ЧТПЗ”
|
АННОТАЦИЯ 2
ВВЕДЕНИЕ 6
1 АНАЛИЗ ТЕХНОЛОГИЧЕСКОГО ПРОЦЕССА И ВЫБОР
ОСНОВНОГО ОБОРУДОВАНИЯ 9
1.1 Характеристика цеха, описание работы механизма 9
1.2 Характеристика и кинематическая схема механизма 13
1.3 Требование к приводам и системе автоматизации 16
1.4 Выбор системы привода 17
1.5 Расчёт и построение нагрузочной диаграммы и тахограммы 20
1.6 Выбор основного силового оборудования 27
1.7 Защита привода, расчёт уставок защитных устройств 29
2 РАЗРАБОТКА САУ 35
2.1 Разработка архитектуры системы автоматизации 35
2.2 Выбор контроллеров и датчиков технологических координат 37
2.3 Выбор и разработка функциональной схемы САР привода
проектируемого агрегата 39
2.4 Разработка контура регулирования технологических координат . 42
2.5 Разработка структурной схемы САУ и моделирования типовых
режимов работы привода 42
3 РАСЧЕТ ТЕХНИЧЕСКО-ЭКОНОМИЧЕСКИХ ПОКАЗАТЕЛЕЙ 52
3.1 Краткое описание продукции 52
3.2 Расчет производственной программы 52
3.3 Расчет сметы капитальных затрат 56
3.4 Расчет РСЭО (расходы на содержание и эксплуатацию
оборудования) до внедрения проектируемых мероприятий 58
3.5 Расчет РСЭО (расходы на содержание и эксплуатацию
оборудования) после внедрения проектируемых мероприятий 62
3.6 Расчет итоговых показателей 64
3.7 Расчет срока окупаемости проекта 65
3.8 Составление сводной таблицы технико-экономических расчетов 65
ЗАКЛЮЧЕНИЕ 67
БИБЛИОГРАФИЧЕСКИЙ СПИСОК 68
ВВЕДЕНИЕ 6
1 АНАЛИЗ ТЕХНОЛОГИЧЕСКОГО ПРОЦЕССА И ВЫБОР
ОСНОВНОГО ОБОРУДОВАНИЯ 9
1.1 Характеристика цеха, описание работы механизма 9
1.2 Характеристика и кинематическая схема механизма 13
1.3 Требование к приводам и системе автоматизации 16
1.4 Выбор системы привода 17
1.5 Расчёт и построение нагрузочной диаграммы и тахограммы 20
1.6 Выбор основного силового оборудования 27
1.7 Защита привода, расчёт уставок защитных устройств 29
2 РАЗРАБОТКА САУ 35
2.1 Разработка архитектуры системы автоматизации 35
2.2 Выбор контроллеров и датчиков технологических координат 37
2.3 Выбор и разработка функциональной схемы САР привода
проектируемого агрегата 39
2.4 Разработка контура регулирования технологических координат . 42
2.5 Разработка структурной схемы САУ и моделирования типовых
режимов работы привода 42
3 РАСЧЕТ ТЕХНИЧЕСКО-ЭКОНОМИЧЕСКИХ ПОКАЗАТЕЛЕЙ 52
3.1 Краткое описание продукции 52
3.2 Расчет производственной программы 52
3.3 Расчет сметы капитальных затрат 56
3.4 Расчет РСЭО (расходы на содержание и эксплуатацию
оборудования) до внедрения проектируемых мероприятий 58
3.5 Расчет РСЭО (расходы на содержание и эксплуатацию
оборудования) после внедрения проектируемых мероприятий 62
3.6 Расчет итоговых показателей 64
3.7 Расчет срока окупаемости проекта 65
3.8 Составление сводной таблицы технико-экономических расчетов 65
ЗАКЛЮЧЕНИЕ 67
БИБЛИОГРАФИЧЕСКИЙ СПИСОК 68
В данный момент наблюдается тенденция к переходу от металлических изделий к полимерам и композитным материалам. В некоторых сферах, таких как аэрокосмический комплекс, они медленно вытесняют обычные стальные и алюминиевые сплавы за счёт своей долговечности, лёгкости и устойчивости к нагрузкам. Кроме того, некоторые композиты разрабатываются в соответствии с требованиями под определённый проект, а потому идеально подходят по своим характеристикам. Однако высокая стоимость и сложность производства делает невозможным их применение в проектах крупного масштаба. В условиях постоянной массовой потребности в определённом продукте композиты не выдерживают конкуренции. Потому спрос на изделия из металла будет оставаться на одном уровне ещё довольно долго. Возможно, уменьшилось количество занимаемых металлопрокатом сфер, но проекты с его применением стали глобальнее. На примере РФ можно отследить лишь рост потребностей, особенно в судостроительной и добывающей отраслях. Стоит вспомнить и о значимых для страны проектах, относящихся к инфраструктуре («Крымский мост»).
Из результатов опросов и исследований, проведённых в процессе данной работы,целью которых сталоопределение истинного положения дел в металлургии, было выявлено, что большинство заводов-изготовителей металлопроката сейчас загружены, в среднем, на 80-90 процентов. Некоторые предприятия принимают заказы на изготовление своей продукции за 1,5 месяца, в силу очень плотного графика и больших объёмов, что вынуждает заказчиков подстраиваться под производителя. Некоторые заводы не имеют возможности принять заказ даже за 2 месяца, а несколько крупных предприятий вовсе отказываются от их размещения из-за перегруза линий. Всё это свидетельствует о большом спросе. А значит для увеличения прибыли производитель должен увеличить количество изготавливаемой продукции, поднять мощности на новый уровень.
Всё вышеперечисленное, постепенное вытеснение металла полимерами и композитами, рост объёмов металлопроката в одном заказе для крупных проектов, высокий массовый спрос за счёт низкой стоимости продукта в сравнении с аналогами и конкуренция между предприятиями, вынуждает металлургов находить новые решения не только в улучшении качества изготавливаемой продукции, но и в модернизации самого технологического процесса производства. А основой для этого служит автоматизация, применение новейших технологий, элементов мехатроники. Только так можно добиться ускорения выпуска единицы продукции, снижения её себестоимости без потери в качестве (а возможно и с его повышением).
Кроме того, современные реалии требуют принятия современных решений. Многие отрасли промышленности, развиваясь, выставляют новые требования и нуждаются в современных материалах. Зачастую такие материалы имеют конкретные параметры, включая не только высокие прочностные характеристики, но и приемлемую стоимость. Здесь на помощь вновь приходит металлургия - разрабатываются новые сплавы, новые элементы металлоконструкций, применяются обновлённые стандарты качества. Следовательно, крайне необходимо разрабатывать новые производственные линии, максимально эффективные и мощные. Вновь прослеживается потребность в автоматизации технологического процесса.
Одним из наиболее известных заводов-изготовителей изделий из металла, одним из лидеров в применении современного подхода к производству является ЧТПЗ - Челябинский трубопрокатный завод. Именно он был выбран для детального ознакомления с применением мехатронных систем на предприятии, выявления недостатков в процессе изготовления того или иного вида продукции, создания ряда предложений по их устранению. Об оборудовании, расположенном в его цехах, пойдёт речь в дальнейшем.
В выпускной квалификационной работы (ВКР) будет рассмотрен механизм вращения трубы. А именно модернизация привода и его управляющего оборудования. Механизм вращения трубы - это мехатроная система, которая является частью линии производства ТЭСЦ №6 ПАО «ЧТПЗ».
Установка вращения трубы предназначена для вращения изделий при сварке, резке и обработке труб и трубных узлов. Возможность вращать изделия при сборке и сварке труб существенно упрощает работу сварщиков и увеличивает производительность участка ручной или автоматической сварки в цеховых и монтажных условиях. Система управления установкой смонтирована в пылевлагозащищённом шкафу. Управление
исполнительными механизмами осуществляется с пульта управления.
К рассматриваемому приводу предъявлены требования и в ходе расчета, выбрано необходимое оборудование. После выбора оборудования, были построены функциональная схема и смоделирована математическая модель механизма. Получен график переходных процессов, показывающий правильность выполненной работы.
Актуальность проекта доказана в расчете технико -экономических показателей, где показаны капитальные вложения и срок окупаемости проекта.
Из результатов опросов и исследований, проведённых в процессе данной работы,целью которых сталоопределение истинного положения дел в металлургии, было выявлено, что большинство заводов-изготовителей металлопроката сейчас загружены, в среднем, на 80-90 процентов. Некоторые предприятия принимают заказы на изготовление своей продукции за 1,5 месяца, в силу очень плотного графика и больших объёмов, что вынуждает заказчиков подстраиваться под производителя. Некоторые заводы не имеют возможности принять заказ даже за 2 месяца, а несколько крупных предприятий вовсе отказываются от их размещения из-за перегруза линий. Всё это свидетельствует о большом спросе. А значит для увеличения прибыли производитель должен увеличить количество изготавливаемой продукции, поднять мощности на новый уровень.
Всё вышеперечисленное, постепенное вытеснение металла полимерами и композитами, рост объёмов металлопроката в одном заказе для крупных проектов, высокий массовый спрос за счёт низкой стоимости продукта в сравнении с аналогами и конкуренция между предприятиями, вынуждает металлургов находить новые решения не только в улучшении качества изготавливаемой продукции, но и в модернизации самого технологического процесса производства. А основой для этого служит автоматизация, применение новейших технологий, элементов мехатроники. Только так можно добиться ускорения выпуска единицы продукции, снижения её себестоимости без потери в качестве (а возможно и с его повышением).
Кроме того, современные реалии требуют принятия современных решений. Многие отрасли промышленности, развиваясь, выставляют новые требования и нуждаются в современных материалах. Зачастую такие материалы имеют конкретные параметры, включая не только высокие прочностные характеристики, но и приемлемую стоимость. Здесь на помощь вновь приходит металлургия - разрабатываются новые сплавы, новые элементы металлоконструкций, применяются обновлённые стандарты качества. Следовательно, крайне необходимо разрабатывать новые производственные линии, максимально эффективные и мощные. Вновь прослеживается потребность в автоматизации технологического процесса.
Одним из наиболее известных заводов-изготовителей изделий из металла, одним из лидеров в применении современного подхода к производству является ЧТПЗ - Челябинский трубопрокатный завод. Именно он был выбран для детального ознакомления с применением мехатронных систем на предприятии, выявления недостатков в процессе изготовления того или иного вида продукции, создания ряда предложений по их устранению. Об оборудовании, расположенном в его цехах, пойдёт речь в дальнейшем.
В выпускной квалификационной работы (ВКР) будет рассмотрен механизм вращения трубы. А именно модернизация привода и его управляющего оборудования. Механизм вращения трубы - это мехатроная система, которая является частью линии производства ТЭСЦ №6 ПАО «ЧТПЗ».
Установка вращения трубы предназначена для вращения изделий при сварке, резке и обработке труб и трубных узлов. Возможность вращать изделия при сборке и сварке труб существенно упрощает работу сварщиков и увеличивает производительность участка ручной или автоматической сварки в цеховых и монтажных условиях. Система управления установкой смонтирована в пылевлагозащищённом шкафу. Управление
исполнительными механизмами осуществляется с пульта управления.
К рассматриваемому приводу предъявлены требования и в ходе расчета, выбрано необходимое оборудование. После выбора оборудования, были построены функциональная схема и смоделирована математическая модель механизма. Получен график переходных процессов, показывающий правильность выполненной работы.
Актуальность проекта доказана в расчете технико -экономических показателей, где показаны капитальные вложения и срок окупаемости проекта.
Проведя анализ технологического процесса работы механизма вращения трубы было предложено дополнительное оборудование, увеличивающее производительность механизма.
Был произведен анализ работы привода. Сформулированы требования к его технологическому процессу работы. Рассчитана тахограмма и нагрузочная диаграмма и по ней был выбран двигатель АИР10084 мощностью 3 кВт. Были проведены проверки выбранного двигателя по перегреву и по перегрузочной способности. Для управления двигателя выбран частотный преобразователь Micromaster 440.
Построена архитектура системы автоматизации. Выбраны контроллер S7300, протоколы соединения уровней между собой, а также абсолютный энкодер Siemens. Данное оборудование полностью подходит для модернизации механизма вращения трубы. Контроллер поддерживает нужный интерфейс, имеет достаточное количеств сигнальных входов и выходов. Также персонал уже имеет опыт работы и необходимое программное обеспечение, что является весомым аргументом в пользу выбора этого контроллера.
Был произведен анализ работы привода. Сформулированы требования к его технологическому процессу работы. Рассчитана тахограмма и нагрузочная диаграмма и по ней был выбран двигатель АИР10084 мощностью 3 кВт. Были проведены проверки выбранного двигателя по перегреву и по перегрузочной способности. Для управления двигателя выбран частотный преобразователь Micromaster 440.
Построена архитектура системы автоматизации. Выбраны контроллер S7300, протоколы соединения уровней между собой, а также абсолютный энкодер Siemens. Данное оборудование полностью подходит для модернизации механизма вращения трубы. Контроллер поддерживает нужный интерфейс, имеет достаточное количеств сигнальных входов и выходов. Также персонал уже имеет опыт работы и необходимое программное обеспечение, что является весомым аргументом в пользу выбора этого контроллера.