Для отправки ваших публикаций, пожалуйста, зарегистрируйтесь.

Если Вы уже зарегистрированы, то авторизуйтесь на сайте.


  1. Вход или регистрация
  1. Подписка

Модернизация системы электропривода сталкивателя установки межклетьевого охлаждения ЛПЦ-1
19 сентября 2019             

Автор: К.В. ЛИЦИН, канд. техн. наук, доцент Т.В. КОВАЛЬЧУК, студент (НФ НИТУ «МИСиС», г. Новотроицк) Лицин К.В. – 462359, г. Новотроицк, ул. Фрунзе, 8 Новотроицкий филиал национального исследовательского технологического университета «МИСиС»,e-mail: k.litsin@rambler.ru
 

Введение

В настоящее время частотно-регулируемые электроприводы переменного тока не уступают электроприводам постоянного тока практически по всем основным техническим и экономическим показателям, а по некоторым показателям статических и динамических характеристик и превосходят его. Это стало возможным благодаря созданию мощных запираемых силовых полупроводниковых приборов с высокими динамическими параметрами и быстродействующих микропроцессорных средств управления. Актуальным направлением повышения эффективности производства АО «Уральская Сталь» (г. Новотроицк, Оренбургская обл.) является модернизация существующего электропривода сталкивателя установки межклетьевого охлаждения вследствие повышающихся требований к энергосбережению, а также обеспечение автоматизации всего процесса.

Целью данной работы является модернизация системы электропривода толкателя установки межклетьевого охлаждения (УМО) ЛПЦ-№1 АО «Уральская сталь». Для достижения поставленной цели необходимо:
  • произвести расчет электродвигателя на основании существующих данных;
  • осуществить выбор двигателя и преобразователя частоты.
 

Теория

 
Установка межклетьевого охлаждения листов (УМО) предназначена для ускоренного охлаждения подкатов во время междеформационной паузы до требуемой температуры начала чистовой прокатки в клети «КВАРТО» стана «2800» АО «Уральская Сталь».
 

К элементам основного оборудования УМО относятся:

  • сталкиватель левый;
  • сталкиватель правый;
  • стеллаж охлаждения;
  • автоматизированная система управления.

 


Сталкиватели предназначены для перемещения подката с рольганга на стеллаж охлаждения и обратно при достижении требуемой температуры начала чистовой прокатки. Их кинематическая схема представлена на рисунке 1.

 

 
Модернизация системы электропривода сталкивателя установки межклетьевого охлаждения ЛПЦ-1
Рис.1. Кинематическая схема
 

 

 
 
 
 
 

К установке межклетьевого охлаждения листа предъявляются следующие основные требования:

  • простота конструкции;
  • удобство и безопасность обслуживания и ремонта;
  • высокое быстродействие функционирования.

 

С целью увеличения производительности в работе действующего оборудования, а также с целью уменьшения затрат на обслуживание необходима замена существующего привода правого сталкивателя на новый - электродвигатель переменного тока. Это обеспечит увеличение скорости его работы, следовательно, увеличится производительность цеха. Замена привода объясняется рядом преимуществ по сравнению с приводом постоянного тока: асинхронный двигатель сравнительно дешев, затраты при эксплуатации минимальны, а надежность высока.

 

Проведем необходимые расчеты для выбора асинхронного двигателя на основании данных, представленных в таблице 1.

 
Таблица 1
 
Параметр Обозначение Значение
 Масса заготовки, т  mм
 6,7
 Масса штанги, т  mш  1,35
 Путь толкания, м  Lm  3,5
 Путь подхода штанг к заготовке, м  Ln  3,02
 Рабочая скорость прямого хода, м/с  Vnp  0,8
 Радиус ведущей шестерни, м  rш  0,25
 Момент инерции ведущей шестерни, кгм2  Jш  7,5
 Продолжительность включения, %  ПВ  51
 Отношение нормальной скорости к рабочей скорости  Кобр  2
 Отношение пониженной скорости к рабочей скорости  Кпон  0,5
 Коэффициент трения штанги о ролики  μр  0,06
 Коэффициент трения заготовки о рольганг  μм  0,5
 КПД механических передач при рабочей нагрузке  ηпN  0,95
 КПД механических передач при работе на холостом ходу  ηпхх  0,5
 
Расчет проводится по методике, изложенной в [15].
Расчетная номинальная мощность двигателя, Вт:
 
Модернизация системы электропривода сталкивателя установки межклетьевого охлаждения ЛПЦ-1
 
 
 
где Kз - коэффициент запаса (примем Kз = 1,2);
Fэкв - эквивалентное статическое усилие за время работы в цикле, 2731, 88 Н;
Vобр - скорость обратного хода шланг, 1,6 м/с;
ПВ, ПВн - продолжительность включения и номинальная продолжительность
включения.
 

Результаты и обсуждение

 
На основании полученной мощности выберем электродвигатель АИР112М2, технические данные которого представлены в таблице 2.

Таблица 2
 
Двигатель Р, кВт мин-1 I при 380В КПД, % Коэф. мощн. Iп/Iн m, кг
 АИР 112 М2  7,5/7,6  3000  14,7  87  0,88  7,5  48
 
При выборе преобразователя частоты (ПЧ) будет руководствоваться тем, что его мощность и номинальный ток должны превосходить ток и мощность двигателя на 10-15 % [15]. Кроме того, на участке УМО уже используется ПЧ фирмы Shneider Electric, что объясняет выбор фирмы. Технические данные ПЧ представлены в таблице 3.

Таблица 3
 
Номер по каталогу Мощность, кВт Ток в установленном режиме, А Перегрузка, 60 сек, А Мощность рассеивания при номинальной нагрузке, Вт Габариты, ВЧШЧГ Масса, без упаковки, кг.
ATV312HD11N4 11 27,7 41,6 397 329,5x245x192 11,000
 
Схема подключения двигателя к ПЧ представлена на рисунке 2.
 
Модернизация системы электропривода сталкивателя установки межклетьевого охлаждения ЛПЦ-1
Рис. 2. Схема подключения электропривода
 
 
 
 
 
 
 
 

Выводы

 
На основании поставленных требований проведен расчет и выбор электродвигателя переменного тока и преобразователя частоты. В итоге, в данной работе решена поставленная задача модернизации сталкивателя установки межклетьевого охлаждения ЛПЦ-1 АО «Уральская Сталь» с заменой старой системы двигателя постоянного тока на систему ПЧ-АД.
 
Список литературы
 
1. Усольцев А.А. Частотное управление асинхронными двигателями: учебное пособие. - СПб: СПбГУ ИТМО, 2006. - 94 с.
2. Виноградов А.Б. Векторное управление электроприводами переменного тока / Ивановский государственный энергетический университет имени В.И. Ленина. - Иваново: Изд-во ИГЭУ, 2008. - 298 с.
3. Вдовин В.В. Адаптивные алгоритмы оценивания координат бездатчиковых электроприводов переменного тока с расширенным диапазоном регулирования: дис. ... канд. техн. наук / Новосибирский государственный технический университет. - Новосибирск, 2014. - 244 с.
4. Исаков А.С. Синтез алгоритмов управления частотно-регулируемым электроприводом в условиях информационной неопределенности: дис. ... канд. техн. наук. - СПб., 2009. - 140 с.
5. Панкратов В.В. Вентильный электропривод: от стиральной машины дометаллорежущего станка и электровоза // Электронные компоненты. - 2007. - № 2.
6. Vas P. Sensorless vector and direct torque control. - Oxford: Oxford University Press, 1998. - 376 p.
7. Калачев Ю.Н. Наблюдатели состояния в векторном электроприводе. - М.: б. и., 2013. - 63 с.
8. Schauder C., Adaptive speed identification for vector control of induction motor without rotational transducers // IEEE Transactions on Industry Applications. - 1992. - Vol. 28 (5). - P. 1054-1061.
9. Peng F.Z., Fukao T. Robust speed identification for speed-sensorless vector control of induction motors // IEEE Transactions on Industry Applications. - 1994. - Vol. 30 (5). - P. 1234-1240.
10. ТИ 13657842-СК.П-06. Технология листопрокатного производства. Технологическая инструкция. - Новотроицк: АО «Уральская Сталь», 2006.
11. Marwali M.N., Keyhani A. A comparative study of rotor flux based MRAS and back EMF based MRAS speed estimators for speed sensorless vector control of induction machines // Proceedings of the IEEE-IAS Annual Meeting. - 1997. - Vol. 1. - P. 160-166.
12. Dynamic performance limitations of MRAS based sensorless induction motor drives. Part 1. Stability analysis for the closed loop drive / R. Blasco-Gimenez, G.M. Asher, M. Sumner, K.J. Bradley // IEE Proceedings - Electric Power Applications. - 1996. - Vol. 14 (2). - P. 113-122.
13. Chao K.H., Liaw C.M. Speed sensorless control performance improvement of induction motor drive using uncertainty cancellatio // Proceedings - Electric Power Applications. - 2000. - Vol. 147, iss. 4. - P. 251-262.
14. Целиков А.И., Полухин П.И., Гребеник В.М. Машины и агрегаты металлургических заводов. В 3 т. Т. 3. Машины и агрегаты для производства и отделки проката: учебник для вузов. - 2-е изд., перераб. и доп. - М.: Металлургия, 1988.
15. Терехов В.М., Осипов В.И. Системы управления электроприводов: учебник для вузов. - М.: Академия, 2011. - 304 с.
16. Соколовский Г.Г. Электроприводы переменного тока с частотным регулированием:
учебник для вузов. - М.: Академия, 2010. - 272 с.
 
Актуальные проблемы в машиностроении. Том 5. № 1-2. 2018 Инновационные технологии в машиностроении

Обсудить статью на Форуме Машиностроителей






Комментариев пока нет
{c_navigation}

Написать комментарий

Другие публикации по теме





Автоматизация промышленных предприятий Автоматизация промышленных предприятий
Диспетчеризация производства, идентификация и прослеживаемость, управление КПЭ (KPI)...
(495) 662-43-70
Rodcraft (Родкрафт), Deprag, Stahlwille (Штальвиль), инструмент Atlas Copco (Атлас Копко), Iscar (Искар), Sandvik Coromant (Сандвик Коромант), Mitsubishi (Митсубиси). Маркировка труб, горячего металла в металлургии. Промышленное оборудование и инструмент
Rodcraft (Родкрафт), Deprag, Stahlwille (Штальвиль), инструмент Atlas Copco (Атлас Копко), Chicago Pneumatic (Чикаго Пневматик), Fuji (Фуджи), Desoutter, Iscar (Искар), Sandvik Coromant (Сандвик Коромант), Mitsubishi (Митсубиси), Korloy (Корлой), Seco tools, SGS tools, Onsrud, Fette, Guhring и пр. Оборудование для маркировки. Маркировка труб, горячего металла в металлургии. Фаскосниматели (фаскорезы, кромкорезы), ручные фрезеры по металлу. Пневмодвигатели (пневматические двигатели, пневмомоторы).
(495) 668-13-58
ИРОК-2М. Купить. Инструкция.
Инструмент ИРОК-2М от производителя. Купить. Скачать инструкцию и другие документы. Прочий электромонтажный инструмент и электрокомпоненты.
(495) 668-13-58 доб. 4
Реклама на сайте и-Маш Реклама на сайте и-Маш      
pr()i-mash.ru