4.1. Способы защиты электроприводов
Химические производства обычно связаны с переработкой веществ, являющихся пожаро- и взрывоопасными, а также разрушающе действующими на металлические части и изоляцию электротехнических установок.
В химической и нефтехимической промышленности растет число открытых установок и все большее число химических производств имеет внецеховую компоновку, когда электротехническое оборудование устанавливается открыто на металлических конструкциях. В этих условиях на открытом воздухе работают ЭД, датчики и аппараты оперативного управления ЭП. Хотя оборудование, требующее квалифицированного обслуживания (высоковольтные и низковольтные распределительные устройства, устройства управления, шкафы автоматики), устанавливают в закрытых, часто отапливаемых помещениях. Но условия работы ЭП на открытом воздухе зависят от климатической зоны и должны быть приняты соответствующие меры.
В ТК, располагающихся в цехах, особое значение имеют условия окружающей среды, определяемые технологическими признаками. Это запыленность среды (элеваторы) и часто в связи с этим взрывоопасность, если пыль органического происхождения. Это химически активная, газовая, пожаро- и взрывоопасная среда. Пыль может проникать внутрь ЭД и ЭП, оседать на проводах и шинах. Пыль может быть непроводящей или электропроводной, например, сажевая пыль, которая представляет наибольшую опасность.
К помещениям с химически опасной средой относят цехи азотной, серной и фосфорной кислот, склады некоторых химических материалов, заводы искусственного волокна, калийные комбинаты, цехи электролиза, нейтрализации. В нефтяной и газовой промышленности к опасным зонам с точки зрения токсичности, агрессивности среды, пожаро- и взрывоопасности относят скважины (разведочные, буровые и добывающие), цеха сбора (ГЗУ) и подготовки нефти и газа (ЭЛОУ, отстойные танкеры, товарные парки), цеха перегонки нефти и стабилизации газа, даже транспортные магистрали перекачки нефти и газа, транспортные средства доставки топлива и углеводородов. ЭП в таких зонах должны иметь искро-, пыле- и взрывозащиту, что значительно усложняет их конструкцию, утяжеляет их и снижает ресурсоемкость и срок службы (так, взрывозащищенные задвижки имеют 2000 циклов).
Современные технологические процессы обычно протекают в закрытых аппаратах и часто под высоким давлением. Это требует надежных уплотнений, предотвращения образования взрывоопасных смесей при аварийных ситуациях и нарушениях технологической дисциплины, при загрузке и разгрузке. Поэтому используется максимальная герметизация ТК, строгое соблюдение норм санитарии, вентиляции и уборки. Используют вынесение оборудования в отдельные помещения, использование ЭП, удовлетворяющих условиям окружающей среды (–50 +60 С).
4.2. Электроприводы механизмов вращательных движений
4.2.1. Эп дробильно-размольных и сортирующих механизмов
Дробильно-размольные и сортирующие механизмы применяют для дробления и измельчения руды и продуктов ХП. К ним относят щековые и валковые дробилки, шаровые и коллоидные мельницы. Ориентировочную мощность валковой дробилки для глинистых пород и продуктов ХП, схема которой приведена на рис. 4.1,
Рис. 4.1. Кинематическая схема валковой дробилки
можно рассчитать по формуле:
Р = (6÷8,5)D2n (d + D2/120), (4.1)
где D – диаметр валков, n – частота вращения валков, об/мин; d – максимальный размер загружаемых кусков, м.
В шаровых мельницах измельчение материала осуществляется падающими шарами размером d ≤ D/20, где D – диаметр барабана мельницы, м. Мощность (кВт) ЭД мельницы будет:
___
Р = Сm√Dn /η, (4.2)
где С – коэффициент, зависящий от заполнения барабана мельницы (С = (8,5÷9,8)·10–3 для малого 10 %-го заполнения и (5÷5,7)·10–3 для большого 50 %-го заполнения 0,5), m – общая масса загрузки барабана, η – КПД ЭП.
Грохоты применяют для сортировки сыпучих материалов. Они могут быть плоскими, качающимися, барабанными и вибрационными. Мощность плоского качающегося грохота расходуется на сообщение кинетической энергии поступательно движущейся массе грохота, на трение в эксцентрике и материала о грохот и описывается сложной эмпирической формулой. Мощность (кВт) ЭД вибрационного грохота описывается примерно менее громоздкой формулой:
Р = 0,5·10–6fЭdЭmд r n3/η , (4.3)
где fЭ – коэффициент трения в эксцентрике, dЭ – диаметр эксцентрика, м; mд – масса дебалансов, кг; r – радиус центра массы дебаланса, м; n – частота вращения вала ЭД, об./мин.
Для данных механизмов в основном применяется нерегулируемый ЭП с АДКЗ. При мощности свыше 300 кВт применяют СД. Для привода крупных шаровых мельниц широкое распространение получили СД мощностью до 6 МВт. При такой мощности серьезную проблему составляет изготовление надежных редукторов. Поэтому для создания переменного напряжения низкой частоты применяется в последнее время ППЧ для безредукторного ЭП с СД на частоту вращения 10–12 об./мин. На рис. 4.2. приведена схема частотно-управляемого синхронного ЭП для данного механизма.
Рис. 4.2. ЗИ – задатчик интенсивности, Ф – фильтр, РС, РТВ, РТФ – регуляторы скорости, тока возбуждения, фазного тока; БН1-БН-4 – блоки нелинейности; ПК-1, ПК-2 – преобразователи координат; В – возбудитель; ПЧ – преобразователь частоты; М – СД; ДП – датчик положения ротора; ТГ – тахогенератор.