ОБЩАЯ ЧАСТЬ

2. ОБЩАЯ ЧАСТЬ.

2.1. Общая характеристика производства.

 

 Цех подготовки древесного сырья (ЦПДС) ОАО «Нойзидлер Сыктывкар» предназначен для получения технологической щепы из древесины, приёма привозной щепы, автомобильной поставки и подачи щепы в производство. Цех подготовки древесного сырья обеспечивает сырьём варочный цех, цех полуфабрикатов высокого выхода. Проектная мощность – 3000 тыс.пл.м³ щепы в год. ЦПДС состоит из 3-х участков: участок выгрузки древесины, распиловочно-окорочный участок, древесно-сырьевой участок.

Участок выгрузки древесины занимается транспортировкой древесины в плотах и секциях, расформировкой её и подготовкой к выкатке из воды. Древесина мостовыми кранами поднимается из воды и выгружается с автотранспорта, далее подаётся через приёмные столы роспуска на переработку, или же складируется на площадках хранения древесины.

Распиловочно-окорочный участок состоит из 2-х цехов: распиловочно-окорочный цех (РОЦ) и древесно-подготовительный цех (ДПЦ-2).

Древесно-сырьевой участок состоит из 3-х потоков, один из которых оснащён корообдирочным станком. Древесина, поставляемая по железной дороге, или автомобильным транспортом окаривается, рубится, сортируется и поступает пневмотранспортом на хвойный и лиственный потоки ХТММ, в бункер №3 3Сщ для ТММ или конвейером в бункера 3СЩ для последующей транспортировки пневмотранспортом или ленточными транспортёрами через галерею №5 в варочно-промывной цех.

2.2. Описание технологического процесса распиловочно-окорочного цеха (РОЦ).

 В распиловочно-окорчном цехе древесина поднимается из воды и выгружается с автотранспорта при помощи 2-х мостовых кранов, распиливается на балансы длиной 1,5 метра. Далее балансы окариваются в двухсекционных окорочных барабанах КБС-425, вращающихся со скоростью 6 об/мин или 9 об/мин, в зависимости от установленных электродвигателей. Балансы окариваются за счет трения об окорочные балки барабанов и друг от друга. В зимнее время в торец глухой секции барабанов подается пар при температуре 150° - 170°С. Степень окорки зависит от степени загрузки окорочного барабана (должно быть 50 - 60 % } и его производительности. Производительность КБС-425 регулируется положением гидравлически перемещаемой шандоры на высоте барабана. При достижении степени окорки 95%, производительность не более 60 пл. м^З/час при 6 об/мин и 85 пл. м^З/час при 9 об/мин. Расход пара при температуре выше 25 °С 55 кг/пл. Проваливающиеся через прорези открытой секции барабана кородревесные отходы конвейером транспортируются на площадку хранения, или, через корорубки в емкости закрытого склада щепы и на сжигание в утилизационных котлах ТЭЦ. Окоренные балансы конвейером подаются на рубительные машины №10,11 - МРН 300. Щепа может конвейером подаваться на площадку временного хранения, или пневмотранспортом на кучевое хранение, либо на сортирование в ДПЦ-1.

В распиловочно-окорчном цехе используется мехочищенная вода и пожарная вода поступающая с водоочистительной станции (ВОС) производства водопропускных сооружений (ПВПС).

Мехочищенная вода с давлением 3,8 - 4,2 кгс / см²  используется на технологические нужды - охлаждение воздуходувок, рубительных машин, на спрыски транспортерных лент, уборку помещений.

После использования мехочищенная вода ( ~50 % ), содержащая кору и щепу поступает на станцию биологической очистки (СБО) через насосные станции № 9, 4, 5. Мехочищенная вода, используемая на охлаждение оборудования (~ 50 % ) поступает в ливневую канализацию. Общий расход воды за год ~ 5108000м³.

Пожарная вода с давлением 4,2 - 4,5 кгс / см ² используется на тушение пожаров, учебно - тренировочные занятия ВПЧ, на проверку системы на водоотдачу. Вода поступает по восьми вводам ( 6 вводов диаметром 159 мм и 2 ввода по 100 мм ) на 28 гидранта, в летнее время дополнительно подключается 32 гидранта и 144 лафетные установки. Общий расход воды за год ~ 53400м³ (18400м³ в зимнее время + 35000 м³ в летнее время).

2.3. Актуальность темы

дипломного проектирования.

Скребковый конвейер предназначен для подачи коры с открытой площадки хранения на ленточный конвейер, по которому кора транспортируется в ТЭЦ для сжигания её в котлах. По технологии объём подачи коры необходимо регулировать, поэтому для привода скребкового конвейера применяем электропривод с регулированием скорости вращения.

В ходе дипломного проектирования по вышеуказанной теме происходит знакомство с приоритетным в настоящее время современным электроприводом с частотным регулированием, система управления которого реализована на микропроцессорной базе. Входы и выходы таких приводов легко согласуются с входами и выходами современных автоматических систем управления технологическими процессами (АСУ ТП), в связи с чем эти приводы широко применяются для управления технологическим оборудованием. Частотно-регулируемый привод с микропроцессорной системой управления позволяет использовать простой по конструкции, высоконадёжный и экономичный асинхронный двигатель (АД) с короткозамкнутым ротором (КЗР) с характеристиками, не уступающим характеристикам двигателей постоянного тока (ДПТ).

3. СПЕЦИАЛЬНАЯ ЧАСТЬ.

 

3.1 Требования к электроприводу скребкового конвейера применительно к условиям данного цеха.

При проектирование электрооборудования и устройств автоматики следует учесть что, цех РОЦ является производством, где технологические процессы связаны с выделением древесно-содержащей пыли, потреблением воды, а также пара.

 Требования предъявляемые к электроприводу и автоматике:

1. Режим работы – продолжительный (круглосуточный);

2. Исполнение и степень защиты:

-для оборудования, установленного в цехе или вне цеха (эл. дв. IP44,  

IP54);

-для оборудования, установленного в эл. помещении (пр. IP54).

3. Охлаждение – предпочтительно с самообдувом.

4. В отношении управляемых приводов:

- обратная связь в системе регулирования отсутствует.

Распиловочно-окорочный цех является пожароопасным, а также из-за применения пара производством с повышенной влажностью, поэтому при конструировании электрооборудования для таких предприятий и при проектировании электроприводов механизмов необходимо учитывать неблагоприятные условия данного производства. Обычно пользуются следу -

ющими способами, обеспечивающими безопасное и надежное исполь зование электрооборудования на предприятиях с неблагоприятными условиями окружающей среды: вынесение электрооборудования в отдельные электротехнические помещения с благоприятными условиями. Это наиболее радикальное средство защиты электрооборудования, хотя в ряде случаев оно сопряжено с увеличением капитальных вложений на строительство специальных помещений. Следует иметь в виду, что при этом не могут быть вынесены электродвигатели, сигнальные устройства оперативного управления (кнопки, ключи, сигнальные лампы) и датчики. Применение электрооборудования в конструктивном исполнение, точно соответствующем условиям окружающей среды.

3.2. Расчет и выбор электродвигателя.

Основным требованием, предъявляемым рабочими механизмами к приводным двигателям, является обеспечение заданной производительности механизма при надлежащей надежности и экономичности их работы. Это требование может быть удовлетворено лишь при условии выбора двигателя соответствующей мощности.

В основном электродвигатели выбирают по следующим параметрам:

1. Величине напряжения.

2. Роду тока.

3. Частоте вращения вала двигателя.

4. Условиям окружающей среды.

5. Характеру и значению нагрузки. В нашем случае выбор электродвигателя будем производить в зависи-

мости от характера нагрузки и мощности, а также от частоты вращения вала двигателя.

Выбор электродвигателя по частоте вращения.

Прямое соединение электродвигателя с машиной с помощью муфты возможно только при совпадении частот вращения вала двигателя и вала приводного механизма. Если частоты не совпадают, то подбирают двигатель с большей частотой вращения вала и применяют соответствующий тип редуктора. Тип передачи выбирают в зависимости от необходимого передаточного числа и конструктивных особенностей производственной установки.

При выборе электродвигателя по номинальной частоте вращения учитывают и технические показатели. Масса и стоимость быстроходных двигателей меньше, а номинальные КПД и коэффициент мощности Cos φ больше.

Технико-экономические расчёты и практический опыт показывают, что в большинстве случаев наиболее экономичны двигатели с частотой вращения 1500 мин ^-1. Двигатели на 3000 мин ^-1 применяют для приводов центробежных насосов и вентиляторов большого напора. Двигатели на 1000 мин ^-1 используют для привода поршневых компрессоров, вентиляторов среднего напора большой производительности и в других случаях, когда возможно соединение с валом рабочей машины.

Технические данные скребкового конвейера: потребляемая мощность на валу рабочего механизма: P = 10 кВт. Коэффициент загрузки механизма: Кз.м. = 0,9.

Выбор электродвигателя в зависимости от характера и мощности нагрузки.

Мощность двигателя для привода рабочей машины определяют по мощности, потребляемой на её валу (Рпотр.), и режиму работы.

При выборе электродвигателя по мощности возможно два случая:

1. Потребляемая мощность на валу рабочей машины известна (приводится в технической характеристике машины).

 2. Потребляемая мощность на валу машины не известна.

Во втором случае для определения потребляемой мощности нужно использовать нагрузочные диаграммы, снятые каким-либо регистрирующим прибором, нормативы, учитывающие расход энергии и выход вырабатываемой продукции.

Если известна потребляемая мощность, то электродвигатели выбирают следующим образом.

1.   Определим расчетную мощность электродвигателя для привода по формуле:

Ррасч = Рнагр*ηп

Где Рнагр - мощность, потребляемая на валу машины при номинальном режиме работы, кВт.

Рнагр = 10 кВт

ηп - КПД передачи.

ηп = 0,9-0,93, т.к. тип передачи через редуктор.

Ррасч = 10*0,95 = 9,5 кВт.

2. По расчетной мощности из каталога выбираем электродвигатель с паспортной мощностью Рном ≥ Ррасч: 4А132М2СУ3 со следующими техническими данными:

● Pн……………………………………………………………………..11кВт

● Iн……………………………………………………………………….22А

● Uн……………………………………………………………………..380В

● Частота вращения……………………....................................1500 об/мин ● Cosφ……………………………………………………………………..0,9

● К.П.Д…………………………………………………………………..0,88

● Iп/Iном = (Кi)…………………………………………………………...7,5

● Мmax/Mном……………………………………....................................2,2

3. Вычислим коэффициент каталожной нейвязки:

Кк.н. = Ррасч / Рном = 9,5 / 11 = 0,86

4. Расчитаем коэффициент загрузки электродвигателя:

Кз.д.= Кк.н. * Кз.м.

Где: Кз.м.- коэффициент загрузки механизма, для поточно-транспортных систем = 0,9.

Кз.д.= 0,86 * 0,9 = 0,77.

5. Определим мощность, присоединенную к сети Рприс. в кВт:

Рприс. = Рн / ηдв = 11 / 0,88 = 12,5 кВт

6. Определим потребляемую мощность электропривода с учетом

коэффициента загрузки:

Рпотр = Рприс * Кз.д. = 12,5 * 0,77 = 9,62 кВт.

3.3 Выбор частотного преобразователя. Обоснование выбора. Принципиальная возможность регулирования угловой скорости асинхронного двигателя изменением частоты питающего напряжения вытекает из формулы ω = 2πf (1-s)/p. При регулировании частоты также возникает необходимость регулирования амплитуды напряжения источника, что следует из выражения U ≈ Е = kФf. Если при неизменном напряжении изменять частоту, то поток будет изменяться обратно пропорционально частоте. Так, при уменьшении частоты поток возрастает, и это приведет к насыщению стали машины и как следствие к резкому увеличению тока и превышению температуры двигателя; при увеличении частоты поток будет уменьшаться и как следствие будет уменьшаться допустимый момент.

Для наилучшего использования асинхронного двигателя при регулирова-

нии угловой скорости изменением частоты необходимо регулировать напряжение одновременно в функции частоты и нагрузки, что реализуемо только в замкнутых системах электропривода. В разомкнутых системах напряжение регулируется лишь в функции частоты по некоторому закону, зависящему от вида нагрузки.

Из всех возможных способов регулирования этот способ позволяет плавно изменять угловую скорость в наиболее широком диапазоне (до 10 : 1, а иногда и более). Для его осуществления требуется, чтобы двигатель (или группа двигателей) получал питание от отдельного источника. В качестве такого источника могут быть использованы электромеханические или статические преобразователи частоты. В связи с развитием полупроводнико-

вой техники в настоящее время наиболее предпочтительными являются полупроводниковые статические преобразователи фирмы Vacon.

 

Обоснование выбора преобразователя.

 

Компактные преобразователи частоты Vacon серии CXL перекрывают диапазон мощностей 0,55 кВт – 1,5 МВт для трехфазных напряжений 200/400/500/690 В. Преобразователи частоты Vacon удовлетворяют самым жестким требованиям директив по электромагнитной совместимости, установленных ЕС.

Высокая помехоустойчивость и небольшое излучение электромагнитных помех достигнуты за счет специальной оболочки, встроенного дросселя переменного тока, фильтра радиочастотных помех, а также других техничес-

ких решений. Входной дроссель снижает также уровень высших гармоник, генерируемых преобразователем частоты в питающую сеть. Современная технология векторного управления без датчиков обратной связи по скорости, быстродействующая интегрированная цепь управления, а также непосредственное измерение тока в трех фазах гарантируют качественное управление электродвигателем и адаптируемость преобразователя частоты даже к самым сложным условиям применения. С другой стороны, благодаря подробным руководствам, удобной панели управления и специализированным программным продуктам для персонального компьютера работа с преобразователями частоты Vacon во всех случаях не представляет сложностей.

● Преобразователи частоты Vacon ориентированы на мировой рынок. Они изготовляются в соответствии с европейскими нормами, специалистами с высокой квалификацией и богатым производственным опытом.

● Высокое качество обеспечивает выбором лучших технических решений и комплектующих.

● Каждый преобразователь частоты подвергается выходному контролю и испытаниям в предельных условиях эксплуатации.

● К каждому преобразователю частоты прилагается акт испытаний.

● Преобразователя имеют разнообразные функции.

● Предусматривается блокировка параметров, повышающая безопасность изделия во время эксплуатации.

● Расчетный срок службы преобразователя частоты ─ более 500.000 часов.

Срок службы в предельных условиях эксплуатации (100% нагрузка, мак-

симальная температура окружающей среды, непрерывная работа в течении 24 часов полную неделю) составляет 50.000 часов.

Преобразователи частоты Vacon имеют малые габариты и легко встраивает ся в различные системы.

Построенные по блочно-модульному принципу макропрограммы облегчают ввод в эксплуатацию преобразователя частоты на различных объектах. Помимо базовой макропрограммы в распоряжении пользователя имеются:

● Стандартная макропрограмма.

● Макропрограмма “Местное / дистанционное управление”.

● Макропрограмма с набором фиксированных скоростей.

● Макропрограмма с ПИ-регулированием.

● Универсальная макропрограмма.

● Макропрограмма управления насосами и вентиляторами (с функцией

выравнивания моторесурса агрегатов).

Преобразователи частоты Vacon отличаются большой простотой в эксплуатации.

● Подробные руководства на русском языке, а также более чем на 20

языках.

● Благодаря макропрограммам количество параметров

настройки сведено к минимуму.

● Специализированные программные продукты и руководства можно

получать из Интернета.

● Простые в эксплуатации панели управления (стандартные, буквенно-цифровые, графические).

● Предварительная установка основных параметров: достаточно ввести в

преобразователь частоты данные двигателя, указанные в заводской бир-

ке; остальное Vacon сделает сам.

● Удобные присоединения цепей ввода-вывода, разъемные клеммники.

● Выход RS232C для персонального компьютера.

● Сетевые адаптеры для всех локальных промышленных сетей.

Все эти преимущества делают преобразователь частоты Vacon удобным и надёжным в эксплуатации и предоставляющим неограниченные возможности в регулировании скорости различных производственных механизмов, в нашем случае, скребкового конвейера.