25316-1 (Разработка логической схемы управления двустворчатых ворот судоходного шлюза)

Разработка логической схемы управления двустворчатых ворот судоходного шлюза

СОДЕРЖАНИЕ.

1. ВВЕДЕНИЕ

1.1. Общие сведения об электрооборудовании водных пу­тей.

1.2. Состав и назначение механического оборудования гидротехнических сооружений.

1.3. Основные свойства электрофицируемых механизмов гидротехнических сооружений.

1.4 Элементы электрического оборудования шлюзов.

1.4.а. Силовое оборудование приводов.

1.4.б. Электрические аппараты системы управления.

1.4.в Оперативная сигнализация.

1.4.г. Поисковая сигнализация.

1.4.д. Светофорная сигнализация.

1.4.е. Элементы и устройства электроснабжения.

2. ОПИСАНИЕ УПРАВЛЯЕМОГО ОБЪЕКТА

2.1. Элементы ворот и действующие нагрузки.

2.2. Приводной механизм для перемещения двустворчатых ворот.

2.3. Определение мощности и выбор электродвигателя для электромеханического привода двустворчатых ворот судоход­ного шлюза.

2.3.1. Исходные данные.

2.3.2. Определение статических моментов сопротивления.

2.3.3. Предварительный выбор электродвигателя.

2.3.4. Определение момента сопротивления приведенных к валу двигателя.

2.3.5. Проверка предварительно выбранного двигателя.

2.3.6.Выбор электрических аппаратов для управления ме­ханическими тормозами.

2.3.7.Расчет резисторов пускового реостата и выбор ящиков сопротивлений.

3. ОПИСАНИЕ СУЩЕСТВУЮЩИХ СХЕМ УПРАВЛЕНИЯ

3.1. Привод с асинхронными двигателями без регулирова­ния скорости движения.

3.2. Привод с асинхронными фазными двигателями с регу­лированием скорости движения изменением сопротивления це­пи ротора.

3.3. Электрический привод с гидропередачей.

3.4. Электропривод двустворчатых ворот с тормозным ге­нератором.

3.5. Электропривод с тиристорным управлением.

4. БЕСКОНТАКТНЫЕ АППАРАТЫ И СТАНЦИИ УПРАВЛЕНИЯ.

5. СИНТЕЗ ЛОГИЧЕСКОГО АВТОМАТА

5.1. Построение СГСА.

5.2. Кодирование СГСА. ( ГСА ).

5.3. Граф абстраактного автомата.

5.4. Функции выхода. Таблицы переходов. Функции возбу­ждения. Кодирование состояний.

6. ОХРАНА ТРУДА

6.1. Правила технической эксплуатации электродвигате­лей.

6.2. Анализ вредных и опасных факторов на гидротехни­ческих сооружениях. Нормы, мероприятия по поддержанию норм, меры безопасности.

6.3. Электробезопасность.

6.4. Расчет защитного заземления трансформаторной подс­танции.

7. ЭКОНОМИЧЕСКОЕ ОБОСНОВАНИЕ.

8. ЛИТЕРАТУРА

1. ВВЕДЕНИЕ.

Для увеличения грузооборота речного флота требуется совершенс­твование водных путей и судов транспортного флота.

Различные по своим техническим характеристикам современные вод­ные пути и суда технического флота представляют собой объекты с вы­сокой степенью электрификации. Электрическая энергия на них приме­няется для привода основных и вспомогательных механизмов, связи и сигнализации, освещения и отопления. Суммарная мощность электродви­гателей гидротехнических сооружений и судов технического флота не­редко превышает 300-500 кВт. Такая энерговооруженность объектов водного транспорта соответствует общему состоянию электрификации народного хозяйства, где электропривод потребляет более 60 процен­тов вырабатываемой электроэнергии.

Отличной чертой современного производства является высокоразви­тая система управления объектами, которая обеспечивает автоматичес­кое управление технологическими процессами. Электропривод все более приобретает черты автоматизированного. Автоматизированные электроп­риводы условно делятся на три уровня. Основу систем первого уровня составляют автоматизированные электроприводы отдельных рабочих ма­шин или процессов ( локальные системы ). Системы второго уровня объединяют электроприводы функционально связанных рабочих машин или процессов с включением устройств контроля, сбора и обработки инфор­мации. Системы третьего уровня включают ЭВМ и обеспечивают опти­мальное управление группой сложных приводов или процессов по задан­ным критериям и алгоритмам.

Энерговооруженность основных объектов водного транспорта позво­ляет коренным образом улучшить их характеристики.

Основой электропривода производственных объектов является элект­рическая машина. Первый электрический двигатель постоянного тока с вращательным движением был создан в 1834 г. академиком Б. С. Якоби при участие академика Э. Х. Ленца. Этот двигатель в 1838 г. был применен Б. С. Якоби для приведения в движение катера на реке Неве. Таким образом, родиной электродвигателя, а вместе с тем и первого электропривода была Россия. Указанная работа Б. С. Якоби получила мировую известность и многие последующие технические решения в об­ласти электропривода отечественных и иностранных электротехников были вариацией или развитием идей Б. С. Якоби.

К наиболее существенным практическим достижениям в области ран­него развития электропривода можно отнести работы В. Н. Чиколева создавшего привод электродов дуговой лампы ( 1873 г. ) и вентилято­ров ( 1886 г. ), П. Н. Яблочкова, создавшего трансформатор ( 1876 г. ), М. О. Доливо-Добровольского, изобретателя асинхронного двига­теля ( 1889 г. ), А. Н. Шубина,разработавшего привод с индивидуаль­ным генератором ( 1899 г. ) ( система генератор-двигатель ) и дру­гие.

Огромную роль в развитие электоропривода сыграли научные идеи крупнейшего русского электротехника Д. А. Лачинова, который раскрыл преимущества электрического распределения механической энергии, дал классификацию электрических машин по способу возбуждения, рассмот­рел условия питания двигателя от генератора и особенности механи­ческих характеристик двигателя постоянного тока. Эта выдающаяся ра­бота Д. А. Лачинова явилась основой науки об электроприводе, кото­рая позднее была развита трудами главным образом русских и советс­ких ученых, среди которых должны быть названы П. Д. Войнаровский,

В. К. Дмитриев, С. А. Ринкевич, В. К. Попов, Р. Л. Аронов, А. Г. Голованов, М. Г. Чиликин, В. И. Полонский и другие.

Развитие науки об электроприводе способствовало росту степени электрификации и автоматизации производственных объектов и созданию совершенных систем автоматизированного привода механизма ворот и затворов шлюзов, судоподъемных устройств и судов технического фло­та.

Электрооборудование на речном транспорте развивается по пути дальнейшего совершенствования существующих устройств и создание но­вых эффективных автоматизированных систем.

1.1. Общие сведения об электрооборудовании водных путей. Протяженность внутренних водных путей, пригодных для судоходс-

тва, в нашей стране составляет около 500 тысяч километров, однако активно используются только 150 тысяч километров, из которых около 80 тысяч километров освоено за годы советской власти. В это же вре­мя построено около 16 тысяч километров искусственных водных путей, в том числе Беломорско-Балтийский канал ( ББК ), Волго-Балтийский водный путь ( ВБВП ) имени В. И. Ленина, Волго-Донской судоходный канал ( ВДСК ) имени В. И. Ленина, канал имени Москвы ( УКиМ ). Водный транспорт занимает все более заметное место в народном хо­зяйстве нашей страны и для дальнейшего роста грузооборота и пасса­жирских перевозок требует совершенствования водных путей. Для этого проводят руслоочищение, дноуглубдение, выправление, регулирование стока и шлюзование. Кроме того, для обеспечения безопасности плава­ния на водных путях создается судоходная обстановка в виде системы береговых и плавучих знаков, определяющих направление судового хода и его границы. Судоходная обстановка, выправление водных путей с помощью дамб, полузапруд и других сооружений, а также регулирование стока благодаря специальным водохранилищям при все своей масштаб­ности не отличаются большими расходами электроэнергии или специфи­кой электрификации. Поэтому основное внимание уделяется шлюзованию и использованию специального флота для руслоочищения и дноуглубле­ния.

Шлюзование реки позволяет резко увеличить глубины в речном пото­ке в результате строительства вдоль пути водоудерживающих плотин со специальными судопропускными сооружениями в виде шлюзов или судо­подъемников.

Улучшение судоходности водных путей повышает безопасность плава­ния и является одним из условий успешного развития водного транс­порта. Оно, в частности, осуществляется подъемом воды напорными гидротехническими сооружениями с судоходными шлюзами или судоподъ­емниками.

Судоходным шлюзом называется сооружение, предназначенное для пе­ревода судов из одного бьефа в другой, отличающихся уровнем воды. Разность уровней воды в верхнем и нижнем бьефах воспринимается шлю­зом как напор.

Схематический план и продольный разрез однокамерного шлюза при­ведены на рисунке 1.

Шлюзование осуществляется с помощью камеры 1, разделяющей бьефы, и устройств, позволяющих выравнивать уровни воды в камере отдельно с верхним и нижним бьефами. Со стороны каждого бьефа камера имеет судоходные отверстия, перекрываемые воротами 2. Для маневрирования воротами шлюзы оборудуются механизмами, располагаемыми на площадках или помещениях голов шлюзов.При наполнении и опорожнении камера со­единяется с бьефами водопроводными галереями 3, которые перекрыва­ются затворами. Водопроводных галерей и затворов может не быть, ес­ли для наполнения или опорожнения используются судоходные отверс­тия.

Для ремонта шлюза предусматриваются затворы, позволяющие отде­лить его от верхнего и нижнего бьефа при осушении камеры.

Кроме ворот и затворов с механизмами, камеры шлюза оборудуются причальными устройствами для учалки судов.

Примыкающие к верхней и нижней головам шлюза подходы состоят из каналов для захода судна в шлюз, направляющих устройств, обеспечи­вающих безопасность входа судов в камеру, причальных устройств и сооружений для отстоя судов в ожидании шлюзования.

Обеспечение четкой и безопасной проводки судов на современных шлюзах гарантируется с помощью навигационной сигнализации, связи и автоматического управления всеми операциями шлюзования.

На внутренних водных путях нашей страны эксплуатируются более 100 судоходных шлюзов. Габариты шлюзовых камер достигают: длина - 300 м, ширина - 30 м, напор на одну камеру - 20 м.

Различные по своим техническим характеристикам современные судо­ходные шлюзы представляют собой уникальные сооружения с высокой степенью электрофикации, которая позволяет коренным образом улуч­шить технологию производственных процессов и условия труда обслужи­вающего персонала.

Состав и характер электрического оборудования шлюза определяются его местом в технологической линии, интенсивностью движения на вод­ной магистрали и уровнем автоматизации управления.

Успешная работа судоходного шлюза зависит от надежности и чет­кости действия всех элементов электрического оборудования. В про­цессе проектирования и строительства шлюзов предусматривается, что их электрическое оборудование должно обеспечивать:

заданный технологический режим работы объекта;

постоянную готовность к действию;

возможность дистанционного, а в необходимых случаях и автомати­ческого управления;

экономичность и полную безопасность работы.

Указанные требования выполнимы лишь при высокой степени электри­фикации, автоматизации и качества электрического оборудования.

1.2. Состав и назначение механического оборудования гидротехни­ческих сооружений.