Разработка системы управления электроприводом листоправильной машины - Дипломная работа

Среди разных методов пластичной обработки металла прокатка занимает особенное место, потому что такой процесс позволяет получить продукцию необходимой формы и размеров для непосредственного использования, а также улучшить ее механические и другие свойства. Основным назначением всякого прокатного стана является осуществление пластической деформации металла между валками, которые вращающиеся. К нему относятся клети с прокатными валками, приведенный двигатель валков (или несколько двигателей за количеством валков), редукторы, шестерные клети. Основным назначением всякого прокатного стана является осуществление пластической деформации металла между валками, которые вращающиеся. К нему относятся клети с прокатными валками, приведенный двигатель валков (или несколько двигателей за количеством валков), редукторы, шестерные клети.В дипломном проекте разработана система векторного управления электроприводом листоправильной машины, которая включает переменность статического момента нагрузки и момента инерции с целью повышения энергетической эффективности листоправильной машины стана холодной прокатки 2300. Для этого выполнено следующее: - рассмотрена классификация вспомогательных механизмов прокатных станов, одним из которых является листоправильная машина; рассмотрены общие требования к электроприводу листоправильных машин прокатных станов и предъявлены требования к системе управления электроприводом листоправильной машины стана холодной прокатки 2300; предложены критерии для оценки энергопотребления электромеханической системы листоправильной машины с векторным управлением; повышена энергетическая эффективность стана холодной прокатки 2300 путем оптимизации энергопотребления электромеханической системой листоправильной машины за счет изменения потокосцепления ротора во время работы привода по энергетически эффективному закону.

Среди разных методов пластичной обработки металла прокатка занимает особенное место, потому что такой процесс позволяет получить продукцию необходимой формы и размеров для непосредственного использования, а также улучшить ее механические и другие свойства.

Прокатное производство является заключительным звеном металлургического производства. Около 80% всей стали, которая выплавляется, в виде слитков поступает на последующую переработку к прокатным цехам.

Качество готовой металлургической продукции существенно зависит от работы электропривода металлургических агрегатов. Электропривод прокатного производства является одним из основных пользователей электрической энергии в металлургическом процессе. Мощность отдельных металлургических установок достигает десятков мегаватт установленной мощности. Большинство электроприводов металлургического производства являются уникальными и работают в специфических условиях.

Основным назначением всякого прокатного стана является осуществление пластической деформации металла между валками, которые вращающиеся. Оборудование прокатного состояния, которое служит непосредственно для деформации металла, называется основным оборудованием. К нему относятся клети с прокатными валками, приведенный двигатель валков (или несколько двигателей за количеством валков), редукторы, шестерные клети. Основным назначением всякого прокатного стана является осуществление пластической деформации металла между валками, которые вращающиеся. Оборудование прокатного состояния, которое служит непосредственно для деформации металла, называется основным оборудованием. К нему относятся клети с прокатными валками, приведенный двигатель валков (или несколько двигателей за количеством валков), редукторы, шестерные клети.

Все остаточное оборудование, какое необходимое для осуществления технологического процесса прокатки, называют вспомогательным оборудованием (вспомогательными механизмами).

До такого оборудования относятся механизмы установления раствора между валками (винты натисков), транспортировка металла (рольганги, шлеппери, контейнеры но др.), резания (летучие ножницы, пилочки), намотки и размотки (моталки).

Листоправильная машина предназначена для качественной правки листов в горячем и холодном состоянии. Во многих случаях производительность машины определяется мощностью прокатного стана и технологическим требованиям. При этом электропривод листоправильной машины работает в условиях значительной изменчивости статического момента нагрузки и момента инерции в зависимости от того какой технологический режим реализуется на прокатном стане. Если система управления не учитывает этот факт, то электропривод будет неэффективно расходовать потребляемую энергию вследствие того, что мощность (в общем случае - произведение скорости и момента) остается неизменной на протяжении всего технологического цикла.

Целью дипломного проекта является разработка системы управления электроприводом листоправильной машины, учитывающий переменность статического момента нагрузки и момента инерции, с целью повышения энергетической эффективности стана11Ч280Ч2300.

1. Общая часть

В дипломном проекте разработана система векторного управления электроприводом листоправильной машины, которая включает переменность статического момента нагрузки и момента инерции с целью повышения энергетической эффективности листоправильной машины стана холодной прокатки 2300. Для этого выполнено следующее: - рассмотрена классификация вспомогательных механизмов прокатных станов, одним из которых является листоправильная машина;

- проанализировано назначение, кинематические схемы и технические характеристики листоправильных машин стана холодной прокатки 2300;

- рассмотрены общие требования к электроприводу листоправильных машин прокатных станов и предъявлены требования к системе управления электроприводом листоправильной машины стана холодной прокатки 2300;

- проведены электромеханические расчеты и подтвержден выбор ДВИГАТЕЛЕЙК21F315L4 для приведения в движение листоправильной машины;

- построена нагрузочная диаграмма работы привода листоправильной машины;

- определены параметры схемы замещения асинхронного двигателя и построена его статическая характеристика;

- рассчитаны динамические параметры двигателя;

- проанализирована работа асинхронного двигателя в динамических режимах на базе модели в неподвижной относительно статора системе координат (? - ?);

- проанализирована работа асинхронного двигателя в динамических режимах на базе модели в системе координат (d - q), которая вращается с частотой вращения ротора;

- проведено математическое моделирование асинхронного двигателя в системе координат (d - q) с учетом жесткости эксцентрического вала;

- проанализированы технические характеристики электрооборудования машины, частотного преобразователя Sinamics и схемы его подключения;

- выполнено математическое описание электропривода с векторной системой управления в системе координат (d - q);

- построена функциональная и структурная схемы электропривода с векторной системой управления в системе координат (d - q) и выполнена настройка ее контуров регулирования;

- рассчитаны коэффициенты регуляторов и проведено моделирование базовой электромеханической системы с векторным управлением при постоянном значении потокосцепления ротора;

- предложены критерии для оценки энергопотребления электромеханической системы листоправильной машины с векторным управлением;

- выполнена критериальная оценка энергопотребления базовой электромеханической системы в типовых технологических режимах работы путем моделирования в программной среде MATLAB Simulink;

- повышена энергетическая эффективность стана холодной прокатки 2300 путем оптимизации энергопотребления электромеханической системой листоправильной машины за счет изменения потокосцепления ротора во время работы привода по энергетически эффективному закону.

По результатам проделанной работы можно отметить, что энергопотребление модернизированной электромеханической системы сокращается в среднем на 5,5%, причем это никак не сказывается на технологической работоспособности машины. Расчетный годовой экономический эффект от внедрения предложенного усовершенствования составляет 27931,47 грн. Срок окупаемости - 1,15 лет.

Перечень ссылок

1. Півняк Г.Г. Автоматизований електропривод у прокатному виробництві / Г.Г.Півняк, О.С. Бешта, М.П. Фількін. - Дніпропетровськ: Національний гірничий університет, 2008. - 224 с.

2. Белов М.П. Автоматизированный электропривод типовых производственных механизмов и технологических комплексов: Учебник для вузов / М.П. Белов, В.А. Новиков, Л.Н. Рассудов. - М: Издательский центр «Академия», 2004. - 576 с.

3. Виноградов А.Б. Векторное управление электроприводами переменного тока.-Иваново: ГОУВПО «Ивановский государственный энергетический университетимени В.И. Ленина», 2008. - 298 с.

4. Чиликин М.Г., Сандлер А.С. Общий курс электропривода: Учебник для вузов. - М.: Энергоиздат, 1981. - 576 с.

5. Ключев В.И. Теория электропривода: Учеб. для вузов. - 2-е изд. перераб. и доп. - М.: Энергоатомиздат, 1998. - 704 с.: ил. 4.

6. Задорожний Н.А. Элементы теории электромеханического взаимодействия в двухмассовых системах электропривода с упругими механическими связями: Учеб. пособие по дисциплине «Теория электропривода» для студентов специальности «Электромеханические системы автоматизации и электропривод» дневной формы обучения. Ч. 2. - Краматорск: ДГМА, 2007. - 148 с.

7. Ключев В.И. Ограничение динамических нагрузок электропривода. - М.: Энергия, 1971. -320 с.

8. Козярчук А.Е. Современное и перспективное алгоритмическое обеспечение частотно-регулируемых электроприводов. - СПБ: Санкт-Петербургская электротехническая компания, 2002. - 88 с.

9. Фираго Б.И. Регулируемые электроприводы переменного тока / Б.И. Фираго, Л.Б. Павлячик. - Минск: Техноперспектива, 2006. - 363 с.

10. Толочко О.І. Методичні вказівки до лабораторних і практичних робіт з курсу «Моделювання електромеханічних систем». Розділ 2 «Моделювання систем електроприводу змінного струму» / О. І. Толочко, Г.С. Чекавський, О.В. Пісковатська - Донецьк: ДОННТУ, 2004. - 88 с.

11. Герман-Галкин С.Г. Компьютерное моделирование полупроводниковых систем в MATLAB 6.0: Учебное пособие. - СПБ: КОРОНА принт, 2001. - 320 с.

12. Браславский И.Я. Энергосберегающий асинхронный электропривод / И.Я. Браславский, З.Ш. Ишматов, В.Н. Поляков. - Москва: ACADEMA, 2004. - 202 c.

13. Попович М.Г. Теорія автоматичного керування: Підручник. / М.Г. Попович, О.В. Ковальчук. - К.: Либідь, 1997. - 544 с.

14 Бесекерский В.А. Теория систем автоматического регулирования. / Е.П. Попов. - М.: Физматгиз, 1975. - 768 с.

15. Шеремет О. І. Розв’язання задач з теорії автоматичного керування електроприводами: Навч. посіб. - Краматорськ: ДДМА, 2008. - 124 с.

16 Зайцев Г.Ф. Теория автоматического управления и регулирования. - К.: Вища шк., 1989. - 431 с.

17. Безопасность жизнедеятельности в машиностроении / Под ред. Ю.М. Соломенцева. - М.: Высш. шк., 2002. - 310 с.

18. Безопасность производственных процессов: Справочник / Под ред. С.В. Белова. - М.: Машиностроение, 1985. - 448 с.

19. Безопасность труда в промышленности: Справочник / К.Н. Ткачук, П.Я. Галушко, Р.В. Сабарно и др. - К.: Техника, 1982. - 231 с.

20. Дементий Л.В., Юсина А.Л. Охрана труда в автоматизированном производстве. Обеспечение безопасности труда - Краматорск: ДГМА, 2007. - 300 с.

Размещено на .ru