Определение параметров насосной установки

2.1.3 Определение параметров насосной установки

Исходя из анализа работы печи, делаем вывод, что одновременная работа трех гидравлических приводов (вращения валка, торцового ориентирования и подъема крышки) невозможна. Тогда необходимая подача на выходном патрубке насоса будет равна наибольшему из расходов гидроприводов (привода вращения валка, в котором установлены два гидромотора), а требуемое давление – наибольшему из требуемых давлений на исполнительных органах (гидродвигатели привода вращения валка):

Q_АМАХ=Q_БМАХ=5.2610^-42=10,5210^-4 (м³/с),

р_АМАХ=р_БМАХ=14.8310⁶(Па),

где Q_БМАХ – наибольший из расходов приводов;

р_БМАХ – наибольшее из давлений в приводах.

По значениям расхода и давления выбираем трехсекционный шестеренный насос типа НШ-63-63-50 с номинальным давлением р_А=16 МПа и расходами по секциям (14.5-14.5-11.5) м³/с.

Определим необходимую мощность на валу насоса:

(кВт),

где =0.86 – полный КПД насоса.

Выбираем приводной двигатель для насосной установки типа 2ЭДКОФ250М4У2.5 исполнения JM4001.

Одна секция насоса с расходом 14.510^-4 м³/с работает на привод вращения валка, другая с расходом 14.510^-4 м³/с работает на привод торцового ориентирования и третья – на привод подъема крышки печи (в данном проекте не расчитывался).

2.1.5 Динамический расчет гидроприводов

С
оставляем расчетную функциональную схему гидропривода:

Рисунок 2.6 – Расчетная функциональная схема гидропривода

- передаточная функция генератора тока управления,

k_Y = I_ВЫХ/U_ВХ = 0.85/10 = 0.085 (А/В) - коэффициент передачи генератора тока;

Т_У = 0.002 с - постоянная времени генератора тока.

Таким образом:

.

- передаточная функция пропорционального электромагнита,

k_ПЭ = x₀/I_ВЫХ = 1.610^-3/0.85 = 1.8810^-3 (м/А) - коэффициент передачи электромагнита;

Т_Э = L_МАГН/R_МАГН = 0.01c - постоянная времени электромагнита.

Таким образом:

.

- передаточная функция гидравлического потенциометра с обратной связью,

- коэффициент передачи потенциометра:

= 538.08 (м²/c);

k_Д = k_Px₀/p_ВХ = 538.0810^-3/14.110⁶ = 0.0310^-6 (м⁵/Нс);

= 15.910^-4 (м²);

= 64.0510⁵ (Н/м);

тогда k_П = 4.52;

= 210^-3 (с) - постоянная времени потенциометра;

- относительный коэффициент демпфирования колебаний.

Тогда:

.

- передаточная функция основного золотника.

Для привода вращения валка: k₃ = Q_Б/L = 0.098;

для привода торцового ориентирования: k₃ = Q_Б/L = 0.049.

- передаточная функция гидроцилиндра и гидромотора.

Для привода торцового ориентирования:

= 26.31 (м^-2) - коэффициент передачи гидроцилиндра;

= 22.110³ (Н/м) - жесткость гидроцилиндра;

= 1.23 (с) - постоянная времени гидроцилиндра;

= 0.28 - относительный коэффициент демпфирования колебаний;

тогда:

.

Для привода вращения валка аналогично:

.

- передаточная функция звена для получения выходного параметра - скорости. Принимаем дифференцирующее звено с глубиной дифференцирования а=1 и постоянными времени Т₁=Т₂=0.1:

.

Т.к. в приводе последовательно включены два звена второго порядка, то в области высоких частот ЛАЧХ привода будет иметь наклон порядка -120 dB/дек, что неприемлемо для приводов (рисунок 2.7).

Желаемая ЛАЧХ для медленных приводов имеет вид - рисунок 2.8.

Рисунок 2.7 - ЛАЧХ и ЛФЧХ гидропривода без корректирующих звеньев

Рисунок 2.8 - Желаемые ЛАЧХ и ЛФЧХ гидропривода с корректирующими звеньями и обратной связью по скорости

Для получения наклона в области высоких частот порядка -40...-60 dB/дек необходимо включение корректирующих дифференцирующих звеньев (+20 dB/дек). Определение параметров корректирующих звеньев производим по методике [2] с помощью программы SIAM (рисунки 2.9, 2.10).

Рисунок 2.9 - ЛАЧХ и ЛФЧХ корректирующего звена №1

Рисунок 2.10 - ЛАЧХ и ЛФЧХ корректирующего звена №2

Рисунок 2.11 - График переходного процесса в гидроприводе торцового ориентирования

Рисунок 2.12 - График переходного процесса в гидроприводе вращения валка

Проанализировав полученные графики переходных процессов, можно сделать следующие выводы:

время переходного процесса, до входа заданного параметра в 5% зону для привода вращения валка t_ПП2.1 с; для привода торцового ориентирования - t_ПП1.8 с, что для данного объекта, рабочий цикл которого составляет для разных марок стали и типоразмеров валков от 4-5 до 24 часов, является вполне приемлемой величиной;

колебательность, проявляющаяся при разгоне приводов, не превышающая 1% при заданном желаемом значении 20%, значительно ниже и при высокой инерционности приводов влияния на качество переходного процесса не окажет.

Таким образом, спроектированные приводы являются высококачественными, удовлетворительными по мощности, потреблению энергоносителей, качеству переходных процессов в динамических режимах (разгон-торможение) и высокому постоянству поддержания заданного параметра (скорости и отработки положения) в статических (рабочих) режимах.

Кроме того, в составе приводов отсутствуют дорогостоящие импортные электрические и гидравлические аппараты (в отличие от базового варианта, на котором установлены аппараты немецкой фирмы “KromSchroder”), что существенно снижает стоимость как самих приводов, так и автоматизированных систем управления ими.