Разработка автоматизированного электропривода барабана закалочной машины

Введение

 

Черная металлургия  является одной из важнейших отраслей промышленности. Высокая механическая прочность и стойкость черных металлов, легкость их обработки сравнительно с другими материалами, простота получения и большие природные запасы железной руды обусловили, самое широкое применение стали и чугуна как основных материалов в машиностроении, станкостроении, судостроении, электропромышленности, а также в сельском хозяйстве, транспорте, строительстве и в быту. Из чугунного литья и стали изготавливают станки, производственные и сельскохозяйственные машины, метизы и другие изделия. Выпуском стали и чугуна занимаются металлургические комбинаты.

Большое значение для увеличения производительности имеет автоматизация и электрификация производств. Автоматизация и электрификация приводит к облегчению труда рабочих. Современное машинное устройство или производственный агрегат состоит из большого числа разнообразных деталей, отдельных машин и аппаратов, выполняющих различные функции. Все они в совокупности совершают работу, направленную на обеспечение отдельного производственного процесса.

Автоматизация технологических процессов, повышая  эффективность производства, увеличивает производительность оборудования, снижает эксплуатационные расходы, создает экономию электроэнергии, сырья, тем самым, обеспечивает экологическую чистоту и улучшение качества всего производства.

Современный автоматизированный электропривод - это  высоконадежная и экономичная электромеханическая система, способная полностью обеспечить автоматизацию любого технологического процесса, достигнуть высокого быстродействия и точности при своей работе, улучшить условия труда обслуживающего персонала.

Для приведения в движение рабочих машин основным двигателем является электродвигатель и, следовательно, основным приводом является электропривод, а на современном уровне техники автоматизированный электропривод (АЭП).

Автоматизированным  электроприводом называется электромеханическая  система, состоящая из электродвигательного, преобразовательного, передаточного и управляющего устройств, предназначенного для приведения в движение исполнительных органов рабочей машины и управления этим движением

Революционизирующее влияние на развитие АЭП оказала  разработка и производство полупроводниковых  приборов - транзисторов, тиристоров, которые благодаря своим преимуществам стали вытеснять ранее применяющиеся в электроприводе устройства с электронными лампами и ионными приборами. Наряду с системой генератор - двигатель (Г-Д), все шире используется более быстродействующая система тиристорный преобразователь - двигатель (ТП-Д). В результате освоения промышленностью мощных и надежных силовых тиристоров удается создавать преобразовательные устройства большой мощности. ТП отличаются высоким КПД практически безинерционны, требуют незначительной мощности для управления и с их помощью системы ЭП, обладают плавным и широким диапазоном регулирования скорости. Соответствующие схемные решения обеспечивают формирование необходимых статических и динамических характеристик.

Применение  тиристорного преобразователя позволяет повысить быстродействие, увеличить надежность, долговечность привода и, как следствие, повысить производительность труда и качество продукции. Применение тиристорного привода позволяет уменьшить энергоемкости работ, увеличить быстродействие за счет сокращения времени переходных процессов и времени на настройку, повысить качество продукции - за счет улучшения таких показателей, как плавность регулирования, повышение коэффициента использования оборудования.

Целью дипломного проекта является проверочный расчет электропривода лебедки конусов доменной печи «ЗСМК» и анализ схемы управления электроприводом.

Проект выполнен согласно заданию (приложение А).

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

1 Общая часть

1.1  Описание технологического процесса цеха . Назначение и рабочий  процесса механизма

 

    Доменный   цех   в   большом  и сложном   комплексе  объектов  металлургического   завода   по   праву    занимает  ведущее место и предназначен   для   выплавки   чугуна.

Исходным  сырьем   для  доменной   плавки   является   шихта. Конечным   продуктом  –  чугун.

В  состав   шихты  входят: железная  и  марганцевая   руда, металлические    добавки,   флюс  и   горючее.  Железная   руда  в натуральном виде  в   доменном   производстве  не используется. Для  лучшей  восстанавливаемости   ее,  как  правило,  подготавливают   к  доменной   плавке  заранее  и  подают  в  доменную   печь   в    виде   офлюсованного   агломерата  или  обожженных  окатышей.

Флюсовые    материалы,   вводимые   в   шихту,   предназначаются  для  перевода  пустой  породы, золы кокса и серы  в шлак определенного состава  и  текучести, необходимо  для  получения  чугуна  заданной  марки.

В  качестве   горючего  в  доменной  плавки   используется   каменноугольный  кокс.  В целях снижения  расхода кокса в качестве  добавок применяют природный   газ.  В результате  применения природного  газа  производительность   доменных  печей повышается  примерно  на  3%, а относительный расход  кокса уменьшается на  13 – 15 %.

Сущность    доменного    процесса    заключается    в    следующем.     

Шихтовые  материалы   загружаются   в  доменную  печь порциями (подачами)   в   строго    определенной    последовательности.   Подачу   в  доменную  печь  с  большого  конуса  опускают  в  два  приема,  а  именно:  сначала   все   топливо  подачи,   затем   рудную   часть   подачи  и  флюс. Следовательно    шихтовые  материалы в  доменной  печи   располагаются   слоями:    кокс,   агломерат   и  известняк,   опять   кокс,  агломерат   и   известняк   и   т. д.  Печь    во    время    работы   заполняется    постоянно  шихтовыми      материалами   по    мере   плавления  и  опускания  их  под  тяжестью  собственной  массы.  При  хорошо  идущей  плавке  этот  порядок  подачи  шихтовых  материалов  регулярно поддерживается. В случае расстройства  нормального хода  печи  и   снижения ее производительности   указанный   порядок   загрузки   печи  может   быть    изменен.

Железо, входящее  в   состав  чугуна,  получается  из  рудной   части   шихты,  в   которой оно находится в виде соединений с кислородом.   Для восстановления   железа   необходимо  отнять  кислород   руды,    соединяя    его с   веществом,  имеющим большое сродство к кислороду и образующим  с ним более прочное соединение, чем соединение  кислорода   с  железом.

Вещество,   отнимающее  кислород  руды,  называется    восстановителем. В доменном процессе восстановителем и источником тепла   является углерод топлива. Чтобы  происходило восстановление железа,  необходимо нагреть рудную  часть  шихты  и  восстановитель.  За  счет  сгорания  кокса  в  доменной  печи  и развиваются  необходимые  для  реакции  восстановления  температуры.  Для  сжигания  кокса  в  нижнюю зону   доменной печи (заплечики) через воздушные фурмы   подается  нагретый  до   температуры 1000-1200 воздух   под   давлением   28-42 .

В   результате    интенсивного   горения    топлива   в    области   воздушных  фурм  и  расплавления  шихтовых  материалов   в зонах  распара, заплечиков  и  горна   освобождаются   некоторые объемы  печи,  в которые с верхних горизонтов опускается шихта, при этом слои шихты разрыхляются,  создавая  хорошую   газопроницаемость,  необходимую    для   равномерного  распределения   газов,   прогрева   шихты   и   восстановления  окислов  железа. Образующиеся  в  процессе   сгорания   топлива  в  фурменной   зоне   газы   поднимаются   снизу  вверх,   интенсивно   нагревая при этом  шихтовые материалы. Восстановленный жидкий металл  и шлак  в процессе  доменной  плавки  скапливаются  в  горне   печи,  где    происходит    отделение   шлака   от   металла,  при    этом частицы  шлака   как   более    легкие   всплывают   на    поверхность    расплавленного    чугуна.  Выпуск  чугуна    и   шлака  происходит   по   мере   их  накопления.  Часть   выплавленного  металла  поступает   в  кислородно – конверторные  цеха,   а  другая   часть  в слитках отправляется в прокатные цеха,   для   получения   определенного  вида  проката.

Конуса предназначены  для загрузки доменной печи и закрывания отверстия печи, препятствуя выходу доменного газа в атмосферу.

После   того,  как   груженый скип  из скиповой ямы приехал  на колошник  и  разгрузился, подается импульс   на открытие малого  конуса. В  это  же  время  происходит  выравнивание   давления  в   межконусном  пространстве   до   давления, которое  уже  существует внутри печи. После закрытия малого  конуса  происходит  автоматическое  открывание  большого  конуса. Материал ссыпается в печь и распределяется по сечению печи с помощью лопастей вращающегося ротора, расположенного под большим конусом.

 

1.2 Конструкция механизма,  кинематика. Техническая характеристика  электропривода

 

Для   управления   конусами загрузочного   устройства,  т.е. для  их подъема  и   опускания,  используется  лебедка    с   электрическим

  приводом.

Малый    и    большой   конусы   подвешены   к    коротким    плечам  балансиров, которые  могут поворачиваться. К коротким плечам  балансиров    присоединены  также    канаты,   идущие   к   лебедки,   расположенной    в   машинном  здании.  На   длинных   плечах  балансиров   укреплены   контргрузы   большого   и   малого   конусов.  Для  доменной  печи №2   ОАО ,,ЗСМК’’   используется однодвигательная  лебедка. Лебедка состоит из электродвигателя, муфты,  редуктора,   и   двух  барабанов  соответственно большого и  малого  конусов. Для  удержания  конуса  в опущенном положении   ( при  поднятом  контргрузе)  и  точной  остановки  барабанов   используется  колодочный электромагнитный тормоз с катушкой  постоянного  тока.

Электропривод   лебедки   конусов  состоит из двигателя,   электромагнитного тормоза, редуктора, муфты, барабана малого конуса, путевого выключателя, вала грузового, барабана  большого  конуса.

Кинематическая схема  электропривода лебедки конусов показана на рисунке 1.

 

Таблица 1 – Технические  данные электропривода лебедки конусов

Наименование	Обозначе-   ние	Величина	Единицы измерения
Момент инерции деталей  на промежуточном валу		495	кгм
Передаточное  число  зубчатой пары грузового вала		4,35
Масса каната		760	кг
Диаметр барабана		1,5	м
Суммарный момент системы  контргруз-конус с шихтой		1702234,6

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Продолжение таблицы 1

Наименование	Обозначе-   ние	Величина	Единицы измерения
Радиус основания большого конуса		3,4	м
Момент инерции шкива		1875
Момент инерции барабана		2950
Момент инерции двигателя		23
Момент инерции муфты		18,1
Момент инерции тормозного диска		18,3
Момент инерции червяка		20,5
Диаметр шкива		2,5	м

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

1-двигатель; 2-электромагнитный  тормоз; 3-редуктор;  4-муфта; 5-ба-рабан  малого конуса; 6-путевой выключатель; 7-вал грузовой;    8-барабан большого конуса.

 

      Рисунок  1 – Кинематическая  схема   электропривода  лебедки конусов.

1.3 Условия и режим  работы электрооборудования и  электропривода. Требования к электрооборудованию  и электроприводу

 

Механическая часть  конусов работает в исключительно тяжелых условиях, испытывая действие проходящих через него в больших количествах абразивных шихтовых материалов, высоких температур и давления.

Электродвигатель, управляющий лебедкой конусов, находится в машинном зале в хороших условиях и не подвержен воздействию вредных факторов. Работает в повторно-кратковременном режиме с частыми пусками и реверсами.

В машинном зале  благоприятные  условия для  электрооборудования, если не считать наличия пыли (токопроводящей). Группы режимов пускорегулирующей аппаратуры принимаются аналогичными группам режима работы электрических машин.

Условия работы электрооборудования  и электропривода:

-средняя запыленность;

-отсутствие агрессивно  воздействующей среды;

-отсутствие воздействия  влаги;                  

-отсутствие  воздействия   повышенных   и  крайне  низких  температур  на  электрооборудование.

Требования   к  электроприводу:

-высокая  надежность  электропривода  лебедки  конусов;

-точки  подвеса   штанг конусов должны  опускаться (подниматься)  по вертикали на всем протяжении рабочего хода, горизонтальные отклонения должны быть не более 1-2мм;

-должны   быть    исключены    одновременные   открывания  малого   и  большого  конуса,  а также открывание каждого из них при  не выровненном  давлении  газа и самопроизвольное  открывание  их, при нормальной  работе  доменной  печи;

-плавное  движение   конусов, без рывков, закрывание  конусных затворов  безударным;

-обязательное резервирование  электродвигателя;

-технологические блокировки  с другими механизмами;

-точная остановка.

Требования к электрооборудованию:

-надежность электрооборудования;

-электрооборудование   должно   размещаться   в   шкафах управления;

-обязательное  резервирование  всех  шкафов   управления,  трансформатора  и т.д.;