Шарипов ВКР (1195279), страница 2

Просмтор этого файла доступен только зарегистрированным пользователям. Но у нас супер быстрая регистрация: достаточно только электронной почты!

Текст из файла (страница 2)

1.2 Обзор конструктивных элементов и механизмов объекта модернизации

Объектом модернизации является козловой кран для путевых баз КПБ-10У расположенный на предприятии ПМС-186 (Путевая Машинная Станция 186 Структурное Подразделение Дальневосточной Дирекции По Ремонту Пути - Структурного Подразделения Центральной Дирекции По Ремонту Пути - Филиала Открытого Акционерного Общества "Российские Железные Дороги").

Технические характеристики крана:

Место управления – из кабины;

Способ управления – элетрический;

Способ токоподвода к крану – троллейный;

К грузовой тележке – кабельный;

Масса крана общая – не более 35 т.;

Масса тележки – не более 2,53 т.;

Род электического электрического тока, напряжение и число фаз:

Цепь силовая – трехфазный,переменный 380В;

Цепь управления – трехфазный, переменный 380В;

Грузоподъемность максимальная – 10т;

Высота подъема – 8,7м;

Вылет консолей рабочий – 4,2/4,2м;

Скорости механизмов и диапозоны регулирования скоростей представлены в таблице 1.1

Таблица 1.1 – Скорости механизмов и диапозоны регулирования скоростей

1.3 Система электропривода до модернизации

В настоящее время множество козовых и мостовых кранов, оснащены релейно-контакторной системой управления и приводами приемущественно с асинхронными электродвигателями с фазным ротором.

Под релейно-контакторными системами управления (РКСУ) понимается логические системы управления построенные на релейно-контакторной элементной базе и осуществляющие автоматизацию работы двигателей. В задачу РКСУ входит автоматизация следующих операций:

• включение и отключение двигателя;

• выбор напряжения и скорости вращения;

• пуск и торможение двигателя;

• поддержание постоянства параметров двигателя (момент, скорость, мощность и т.д.)

• защитное отключение двигателя и остановка механизма.

Данные операции требуются для выполнения необходимого по технологическим условиям движения рабочего органа механизма.

Пуск двигателя в работу, всегда связан с необходимостью тех или иных переключателей как в силовой цепи, так и в цепях управления.

Регулирование скорости электропривода производится ступенчато, путем вывода из раюоты части пуско-тормозных резисторов в роторной цепи электродвигателя.

Электроприводы с релейно-контакторной системой управления выполняются, как правило, силовыми контроллерами или пультами при мощностях двигателей до 30 кВт и с панелями управления (магнитными контроллерами) при больших мощностях двигателей. Контакторная аппаратура рейлейно-контакторной системы управления представлена на рисунке 1.2.

Рисунок 1.2 – Контакторная аппаратура релейно-контакторной системы управления

В процессе разгона электропривода, выключение (закорачивание) ступеней пусковых сопротивлений должно производиться в определенные моменты времени, при опреленных скоростях, определенном токе переключеня или моменте. Очевидно, что управление пуском двигателя может осуществляться по принципам времени, скорости и тока.

Недостатками релейно-контакторной системы управления являются: контактная коммутация, требующая соответствующего ухода за аппаратурой и ограничивающая срок ее службы; ограниченное быстродейтсвие; повышенные массогабаритные показатели и электропотребление.

Существенным недостактоем также является избыточный пусковой момент, который порождает ударные нагрузки, что приводит к преждевременному износу элементов механизма. Это явление обусловленно спецификой подбора первой пусковой ступени резисторов. В РКСУ со ступенчатым регулированием скорости «избыточного пускового момента» никак не избежать – это технологическая особенность такого привода, она заключается в том, что первая пусковая ступень резисторов подбирается таким образом, чтобы пусковой момент асинхронного двигателя с фазным ротором был равен критическому моменту для устойчвости от «опрокидывания». То есть двигатель мгновенно развивает максимально возможный момент, что порождает ударные нагрузки.

Для приведения в действие исполнительных механизмов крана используются следующие типы двигателей с фазным ротором:

- для передвижения крана: MTF-132-LB6;

- для передвижения тележки MTF-111-6-У1;

- для главного подъема MTF-412-8-У1;

Характеристики двигателя приведены в таблице 1.2

Таблица 1.2-Характеристики двигателей

Для регулирования скорости каждого двигателя используется батарея добавочных резисторов в цепях ротора.

Переключение скоростей осуществляется посредством многопозиционного переключателя (рычага), расположенного в кабине крановщика на высоте

Переключение скорости двигателя осуществляется с помощью отключения добавочного сопротивления из цепи ротора. Контакты замыкаются от срабатывания реле при установке магнитоконтроллера на позицию соответствующей скорости.

Реверс осуществляется включением обратного порядка фаз. Контакты замыкаются от срабатывания реле при установке магнитоконтроллера на позицию «Назад».

1.4.1 Описание целей модернизации

Организация Путевая Машинная Станция 186 Структурное Подразделение Дальневосточной Дирекции По Ремонту Пути - Структурного Подразделения Центральной Дирекции По Ремонту Пути - Филиала Открытого Акционерного Общества "Российские Железные Дороги" использует в работе козловой кран КПБ-10У. В рабочее время кран активно эксплуатируется, а надежность данных асинхронных двигателей с фазным ротором невелика. А также у двигателей с фазным ротором высокая цена, большие габариты и они часто нуждаются в обслуживании в сравнении с двигателем с короткозамкнутым ротором.

Таким образом, основными целями модернизации системы управления будут являться:

• Замена электродвигателей асинхронных двигателей с фазным ротором на асинхронные двигателя с короткозамкнутым ротором;

• замена релейно-контакторной схемы управления современной, построенной на основе частотных преобразователей;

• исключение быстроизнашивающейся релейно-контакторной аппаратуры;

• исключение шкафа с сопротивлениями;

• увеличение срока службы крана;

• уменьшение габаритов основных узлов крана;

Вносимые в систему изменения позволят сократить количество замен как механической, так и электрической части оборудования, и, следовательно, расходы денежных средств и человеко-часы на обслуживание кранов.

1.4.2 Обзор системы управления, построенной на основе частотного

регулирования.

Электропривод с частотным управлением является надежным решением проблем в грузоподъемных механизмах. Частотное регулирование позволяет уменьшить износ элементов механизма, обеспечить защиту механического и электрического оборудования крана, и увеличить надежность работы технологической системы.

Частотный пуск управляемого двигателя обеспечивает его плавный без повышенных пусковых токов и механических ударов разгон, что снижает нагрузку на двигатель и связанные с ним придаточные механизмы, увеличивает срок их эксплуатации. При этом появляется возможность по условиям пуска снижения мощности приводных двигателей, нагруженных механизмом.

Системы управления на базе частотных преобразователей могут иметь любые технологически требуемые функции, реализация которых возможна как за счет встроенных преобразователей программируемых контроллеров, так и дополнительных контроллеров, функционирующих совместно с преобразователями.

Система управления осуществляет постоянную диагностику грузоподъемного электрооборудования, что позволяет вовремя предотвратить отказы, а как следствие уменьшить простой производства.

В преобразователях частоты могут использоваться алгоритмы скалярного и векторного управления электроприводом.

Скалярное управление учитывает только мгновенные величины магнитного потока, тока и напряжения статора и основывается на уравнениях стационарного состояния электродвигателя. Асинхронный электропривод со скалярным управлением применяется в составе приводов механизмов, для которых важно поддерживать либо скорость вращения вала двигателя, либо определенный технологический параметр.

Основной принцип скалярного управления – изменение частоты и амплитуды питающего напряжения.

Скалярное управление обеспечивает постоянство перегрузочной способности электропривода независимо от частоты напряжения, однако имеет место снижение развиваемого двигателем момента при низких частотах.

При данном алгоритме, управление моментом получается очень инерционным. Более того, при скалярном управлении нельзя регулировать одновременно и момент, и скорость, поэтому приходится выбирать ту величину, которая является наиболее важной для данного технологического процесса.

Скалярное управление достаточно для большинства практических случаев применения частотно регулируемого электропривода с диапазоном регулирования частоты вращения двигателя до 40:1.

Если необходимо обеспечить высокую динамику системы, то наилучшим будет алгоритм векторного управления, фактически обеспечивающий амплитудно-фазовое управление. Данный алгоритм позволяет работать с полным моментом двигателя в области нулевых частот, поддерживать скорость при переменной нагрузки без датчиков обратной связи, точно контролировать момент на валу двигателя.

Алгоритм векторного управления позволяет обеспечить эффективное энергосбережение, т. к. преобразователь частоты позволяет двигателю вырабатывать ровно столько мощности, сколько необходимо для перемещения груза с заданной скоростью. В режиме энергосбережения преобразователь частоты автоматически отслеживает потребление тока, рассчитывает нагрузку частоты и снижает выходное напряжение. Таким образом снижаются потери на обмотках двигателя, и увеличивается его коэффициент полезного действия (КПД). Экономия электроэнергии особенно заметна на мощных двигателях 11 кВт и выше. В зависимости от применения достигается экономия энергии до 30%, а в некоторых случаях до 60%.

В системах частотного регулирования можно выделить следующие достоинства:

• высокая плавность работы механизмов;

• точное поддержание скорости вращения при переменной нагрузке;

• снижение электропотребления по сравнению с релейно-контакторной системой управления;

• высокий диапазон регулирования скорости;

• высокая надежность;

• низкие эксплуатационные расходы;

• возможность самодиагностики.

Частотные преобразователи сочетают в себе уникальные качества, высокий технологический уровень и надежность. На базе преобразователей частоты можно создавать гибкие системы электропривода и регулирования технологических параметров. Преобразователи легко встраиваются в существующие системы практически без остановки управляемого технологического процесса, легко модифицируются и адаптируются в соответствии со всеми аспектами их применения. Широкий диапазон мощностей и различные варианты систем управления позволяют подобрать решение для многих задач управления.

Характеристики

Список файлов ВКР