2.1.3. Керування часом затримки в хімічних процесах

Керування часом затримки є необхідним елементом у хімічних процесах. Час затримки обумовлює досягнення певного щабля реакції, відстою, здрібнювання і т.д. Процес може регулюватися контролюванням вхідних значень, класифікатором вихідних значень або їх комбінацією. У промисловості це наступні процеси: мінералізація, кристалізація, фільтрація, змішування, операції з відходами. У цих процесах традиційно використовуються двигуни з постійною швидкістю. Загальноприйняте, що ці застосування вимагають низькошвидкісних операцій, тому тут використовуються редуктори або пасові передачі, що знижують швидкість.

Рис. 2.5

На мал. 2.5 показаний кульовий млин із традиційним приводом, що виконує операцію перемелювання на цементному заводі. Двигун змінного струму приводить в рух млин за допомогою фіксованого комплекту передач. Ступінь здрібнювання є функцією швидкості обертання млина й ступені подрібнення подаваного на вхід матеріалу. У цьому випадку процес регулюється ланцюгом повернення шляхом класифікації виходу млина й повернення неопрацьованого матеріалу в млин для повторної обробки. Втрати енергії є функцією частки виходу, яка повинна бути повернута.

Використання частотно-регульованого привода в цьому випадку дозволяє управляти процесом регулювання часу здрібнювання матеріалу шляхом зміни швидкості обертання двигуна, а не швидкості подачі матеріалу. Енергія зберігається за рахунок зменшення повторної циркуляції матеріалу.

Рис. 2.6

У кульовому млині на мал. 2.6 необхідний ступінь здрібнювання може бути досягнута застосуванням частотно-регульованого привода. Система, що складається з низькошвидкісного синхронного двигуна й перетворювача частоти, є найбільш підходящою комбінацією. Такі системи частотно-регульованого привода використовуються в більших цементних кульових млинах. Синхронні двигуни можуть бути сконструйовані для роботи на низьких швидкостях, навіть нижче 120 об/хв.

У даному прикладі використання частотного керування виключає редуктори й реверс матеріалу. У результаті одержуємо більш високу ефективність, менші витрати й поліпшена якість продукції.

Спеціальний клас перетворювачів для низькошвидкісних частотно-регульованих приводів називається циклоконверторами. Вони кращі, коли максимальна необхідна швидкість є частка номінальної швидкості більших синхронних двигунів. Циклоконверторы змінюють вхідні напругу й частоту без використання випрямляча й інвертора.

2.1.4. Модернізація верстатної обробки на виробництві

У деяких верстатах використовуються двигуни з постійною швидкістю обертання. Представниками такого встаткування можуть бути токарні верстати, ріжучі верстати, електропилки, стрічково-шліфувальні верстати. Процеси обробки вимагають певний діапазон робочих швидкостей залежно від типу оброблюваного матеріалу. Регулювання швидкості здійснюється за допомогою ремінної передачі або редуктора.

Якщо потрібно більш точне керування швидкістю, може застосовуватися векторний метод. Цей метод дозволяє контролювати швидкість у межах ±1%. При додаванні тахогенератора можливо збільшити точність до ±0.1%.

На мал. 2.7 показаний токарний верстат із двигуном змінного струму з постійною швидкістю обертання. Регулювання швидкості здійснюється за допомогою східчастої ремінної передачі. Переміщення приводного паса з одного колеса на інше дозволяє змінювати передаточне число передачі. Найбільше колесо на валу двигуна відповідає найменшому колесу на валу шпинделя й навпаки, для підтримки натягу ременя.

Рис. 2.7

Хоча такий пристрій є простим і енергетично ефективним, швидкості при цьому фіксовані й обмежені числом щаблів ремінної передачі або редуктора. Крім того, перемикання щаблів швидкості обтяжливо й займає якийсь час. Звичайно це робиться з відключенням устаткування від мережі.

З метою збереження довгого терміну служби інструментів і високої якості продукту, необхідно підтримувати постійну швидкість різака й постійний ріжучий момент. Це, у свою чергу, означає, що повинна підтримуватися постійна потужність, у той час як швидкість підбирається під діаметр, що змінюється в ході процесу. У випадку фрезерування, швидкість повинна змінюватися відповідно до діаметра оброблюваного інструмента й товщини шару захвату.

Рис. 2.8

Частотно-регульовані привода добре пристосовані для застосування у верстатній обробці, тому що вони дозволяють змінювати швидкість із великою точністю й на тривалий проміжок часу. Рис. 2.8 ілюструє цей приклад. Частотно-регульований привод нормально працює в діапазоні частот від 50 до 100 Гц. Це гарантує довгий термін служби інструментів і кращу якість продукту на додаток до гнучкості й досягається без застосування ременів або редукторів. Більше того, частотно-регульовані привода легко сумісні із програмувальними контролерами, міні- і мікрокомп'ютерами для автоматизації й для впровадження цифрових систем.

Необхідно помітити, що використання частотно-регульованого привода нижче 50 Гц у випадках, що вимагають постійну потужність на низьких швидкостях, може бути технічно недоцільним. У цих випадках потужність частотно-регульованого привода зменшується нижче потужності двигуна й результатом може бути недостатній момент.