Реферат
Пояснительная записка содержит 49 страниц 10 иллюстраций, 5 таблица, 5 использованных источников.
Ключевые слова: трансформатор, преобразователь частоты, асинхронный двигатель, скалярное управление. В данном дипломном проекте разработан электропривод механизма передвижения грузовой тележки мостового крана прокатсервиса 1 ТЛС 5000. В пояснительной записки рассмотрена технология работы и требования к электроприводу механизма передвижения грузовой тележки, произведен расчет упрощенной нагрузочной диаграммы. На основе данных, полученных при расчетах, произведен выбор электродвигателя, проверка его по нагреву и по перегрузке, представлен выбор основного электрооборудования и защиты электропривода. Разработана САР электропривода, представлены ее структурная и функциональная схемы. В связи с тем, что в качестве приводного двигателя выбран асинхронный электродвигатель, то разработанная САР, используя принципы скалярное управления, реализует закон управления при поддержании электромагнитного момента асинхронного электродвигателя. Для спроектированной системы управления производится расчет основных параметров объекта регулирования и соответствующих им регуляторов. Для разработанной САР была составлена математическая модель электропривода на основе математического пакета MathLAB Simulink, по которой получены графики переходных процессов.
Содержание
1 Технологические характеристики стана 5000 и режимов прокатки 3
9
2 Технология производства главных балок мостового крана. Назначение и конструктивные разновидности 10
3 Описание технологического процесса проектируемой мехатронной системы 11
3.1 Назначение, состав и техническая характеристика механизма 11
3.1.1 Мост 12
3.1.2 Механизм передвижения крана 12
3.1.3 Механизм передвижения кабины 13
3.1.4 Механизм передвижения тележки 13
3.1.5 Механизм главного подъёма 15
3.1.6 Подъёмный захват 16
3.2 Технология 16
4 Характеристика основного электрооборудования 17
4.1 Расчёт статических моментов 17
4.2 Предварительный выбор двигателя 19
4.3 Технические характеристики электропривода 21
4.4 Технические характеристики преобразователя частоты 22
4.6 Технические характеристики трансформатора 23
5 Расчёт и построение статических характеристик 24
6 Защита электропривода 27
6.1 Защита от перегрузки и коротких замыканий 27
6.2 Защита от перенапряжений 28
6.3 Контроль изоляции 28
7 Расчёт и построение тахограммы и нагрузочной диаграммы 29
8 Предварительный расчет мощности двигателя, выбор двигателя и проверка по нагреву 34
9 Требования, предъявляемые к мехатронной системе 35
10 Разработка системы управления мехатронной системой 36
11 Моделирование работы мехатронной системы 40
12 ТРЕБОВАНИЯ К СБОРКЕ И СВАРКЕ МЕТАЛЛОКОНСТРУКЦИЙ КРАНА ПРИ МОНТАЖЕ 44
13 МОНТАЖ ЭЛЕКТРООБОРУДОВАНИЯ КРАНА 46
14 Выводы 48
Список использованных источников 49
1 Технологические характеристики стана 5000 и режимов прокатки
Стан 5000 ОАО “ММК” введен в эксплуатацию в 2009 г. и предназначен для прокатки листов одной четырехвалковой клетью с годовой производительностью прибл. 1,5 млн. т., толщиной 8 - 160 мм, шириной 900 - 4800 мм и длиной до 50 м из низколегированных и углеродистых сталей, а также высокопрочных сталей специального назначения. Большой сортамент продукции по пределу текучести и прочности варьируется от 235 Н/мм2 до 1200 Н/мм2.
Для изготовления толстого листа используются слябы соответствующего размера (толщина непрерывной литой заготовки до 350 мм) и осуществляются целые серии технологических операций определенным и повторяемым способом. Эти операции состоят из нагрева сляба до прокатной температуры, прокатки, охлаждения, резки на мерные длины, термообработки (при необходимости), испытаний и контроля.
На прокатном стане используется исходный материал в виде непрерывно-литых слябов. Непрерывно-литые слябы получаются на установке непрерывной разливки стали (МНЛЗ) в слябы в подразделении ККЦ ОАО «ММК». Они передаются на склад слябов прокатного стана железнодорожным транспортом.
Холодные слябы краном с магнитной подвеской транспортируются на подающий рольганг печи, а затем загрузочным рольгангом печи - к одной из нагревательных печей. На подающем рольганге печи установлено взвешивающее устройство.
Слябы загружаются в печь загрузочным устройством и подогреваются до требуемой температуры, которая зависит от сорта стали: для углеродистых сталей - до 1150-1250°С, а для высокопрочных низколегированных сталей (HSLA) с последующей термомеханической прокаткой - до 1100-1150°С.
По истечении соответствующего времени нагрева слябы выгружаются машиной выгрузки слябов. После операции выгрузки слябы транспортируются на первичный окалиноломатель.
Датчик наличия горячего металла, расположенный перед первичным окалиноломателем (гидросбивом), включает процесс водоструйной обработки. Для получения оптимальных результатов сляб проходит через коробку гидросбива окалины с определенной скоростью. Подача воды прекращается после того, как задний конец сляба выйдет из коробки окалиноломателя.
Очищенный от окалины сляб передается подающим рольгангом на четырехвалковую клеть, оборудованную поворотными столами и боковыми направляющими на входной и выходной стороне.
Теперь сляб находится в линии стана. Стан состоит из 4-валковой реверсивной клети, вертикального эджера, расположенного за клетью и поворотного стола с боковыми линейками перед и позади клети. В зависимости от режима прокатки, сляб можно развернуть перед и/или за клетью.
В зависимости от режима прокатки, листы могут быть прокатаны за один проход (Нормальная Прокатка) или оставляются на рольганге для промежуточного охлаждения (прокатка при контролируемой температуре или термомеханическая прокатка). Предусмотрена автоматическая система для приема нескольких раскатов на этих рольгангах. Для исключения образования температурных следов и повреждения роликов слябы движутся возвратно-поступательно (oscillate). Требуемое время промежуточного охлаждения определяется режимом прокатки. Процесс прокатки включает три основные стадии:
стадия калибровки: продольный(е) проход(ы) для обеспечения постоянной и точной толщины слябов
стадия поперечной прокатки: после разворота на 90° выполняются поперечные проходы для получения заданной ширины листа
редукционная стадия: после разворота на 90° производятся продольные проходы до достижения заданной толщины листа.
В отношении процесса прокатки могут применяться три технологии:
нормальная прокатка,
контролируемая прокатка
термомеханическая прокатка.
Термомеханическая прокатка применяется для микролегированных и высокопрочных низколегированных сталей.
Процесс термомеханической прокатки характеризуется прокаткой за две или три фазы.
На первой фазе сляб редуцируется до толщины в 2,5 - 4,0 раза большей, чем конечная толщина листа. Черновой раскат охлаждается приблизительно до 850 °С, после чего начинается вторая фаза прокатки до конечной толщины листа.
Путем комбинации соответствующих микролегирующих элементов и прокатки в специальном температурном диапазоне можно избежать рекристаллизации стали и полученная микроструктура обеспечивает высокую прочность и хорошую вязкость.
Что касается компоновки оборудования на участке прокатки, то расстояния между передней и задней сторонами клетей и соседними машинами принималось с учетом многолистовой термомеханической прокатки. Благодаря этому значительно сокращены производственные потери на промежуточное охлаждение.
Прокатка высокопрочных низколегированных сталей при температуре окружения на второй фазе термомеханического процесса сопряжена с высоким сопротивлением деформации и, следовательно, с высокими значениями давления металла на валки и крутящими моментами. 4-валковая клеть разработана с учетом этих больших нагрузок.
После чистовой прокатки листы передаются отводящим рольгангом и входным рольгангом машины предварительной правки на машину предварительной правки.
После чистовой прокатки лист уходит с чистовой клети и транспортируется в направлении системы ламинарного охлаждения. В зависимости от материала и соответствующей технологии лист пропускается сквозь систему охлаждения без его охлаждения или подвергается обработке (ускоренное контролируемое охлаждение (АСС) или закалка - DQ). Охлаждение может производиться либо в один проход, либо это будет возвратно-поступательное (oscillating) охлаждение с соответствующими параметрами расхода воды и скорости охлаждения.
Возможности системы охлаждения обеспечивают широкий диапазон сортамента и создание в будущем новых марок сталей. Процесс охлаждения должен автоматически контролироваться на базе математических моделей, определяющих расход воды и режим охлаждения.
После этого листы покидают участок охлаждения и поступают на машину горячей правки (МГПЛ). В зависимости от результатов правки МГПЛ может править листы за один проход или несколько проходов с реверсированием. Эту процедуру оператор МГПЛ может задавать в индивидуальном порядке.
МГПЛ имеет несколько схем регулировки и систему сервогидравлического позиционирования с возможностью установки позиции под нагрузкой. Элементы системы регулирования должны автоматически контролироваться с применением математических моделей.
После правки, листам присваивается идентификационный номер (ID). Он наносится маркировочной машиной, расположенной непосредственно за МГПЛ.
Некоторые марки стали HSLA (низколегированные высокопрочные) требуют медленного охлаждения после процесса прокатки и противофлокенного охлаждения. Для этого листы будут сниматься с рольганга и штабелироваться для медленного охлаждения. После истечения требуемого времени охлаждения листы снова помещаются на рольганг.
Затем листы поступают на участок холодильников, загружаются на холодильник и передаются на сторону разгрузки холодильника. Скорость передачи зависит от производственного маршрута и (или) температурных требований. Модель охлаждения вычисляет температуру листа. Разгрузочное устройство переносит листы с холодильника на выходной рольганг холодильника.
Тип холодильника - с шагающими балками. Он снабжен необходимым вспомогательным оборудованием (входной и выходной рольганги, загрузочное и разгрузочное устройства).
После снятия с холодильника листы транспортируются на входной рольганг инспекционного стеллажа.
Все листы толщиной до 50 мм следуют по главному маршруту материалопотока и передаются на инспекционный стеллаж цепного типа, оборудованный входным и выходным рольгангами.
В средней части инспекционного стеллажа установлен кантователь листов. Локальные дефекты поверхности устраняются абразивной зачисткой.
За инспекционным столом установлено устройство ультразвукового контроля для проверки внутреннего качества листов.
Затем листы транспортируются рольгангом на концевые ножницы, где производится отрезка переднего и заднего концов, а если необходимо, предварительное деление раската. Обрезь транспортируется лотками и ленточным конвейером в скрапную яму.
Дальше установлены двусторонние кромкообрезные ножницы (СКОН) для обрезки кромок листа на нужную ширину.
Позиционирование листов перед ножницами производится вручную магнитным устройством позиционирования с применением лазерного указателя линии резки. Автоматическое продвижение листов обеспечивается блоками тянущих роликов, установленными перед ножницами и за ними. Образующийся при обрезке боковых кромок скрап транспортируется по лоткам и ленточному конвейеру в скраповый контейнер, установленный за пределами этого пролета.
Непосредственно за двусторонними кромкообрезными ножницами располагаются ножницы продольной резки, с помощью которых одновременно с обрезкой кромок производится раскрой на два узких листа. Это обеспечит повышение производительности стана в случае прокатки узкого листа. Автоматическое продвижение листов производится блоком протяжных роликов, установленным за ножницами.
После обрезки кромок и продольной резки листы транспортируются рольгангом к делительным ножницам для резки на мерные длины.
Позиционирование листов перед резкой производится магнитными устройствами позиционирования, а автоматическое продвижение - блоком протяжных роликов, установленным перед ножницами. Лазерная измерительная система, установленная со стороны входа, и измерительный ролик, расположенный со стороны выхода, предусмотрены для фиксации требуемой длины для деления листов.
Обрезь транспортируется по лоткам и ленточным конвейером на скрапные приямки.
Образцы транспортируются по лоткам и ленточным конвейером на ножницы резки образцов. Ножницы резки образцов включают входной рольганг, ножницы резки образцов (гидравлического типа), лотки и бадьи для скрапа и образцов. После сбора образцов они будут передаваться в испытательную лабораторию для дальнейшей обработки.
После деления листы транспортируются рольгангами на маркировочно-клеймовочную машину и инспекционную площадку.
Маркировочно-клеймовочная машина наносит на поверхность листа краской и/или клеймением всю цифровую и буквенную информацию, требуемую стандартом или покупателем.
После маркировки и осмотра листы передаются на отделочную линию или линию термообработки для дальнейшей обработки. В основном это штабелирование, зачистка, холодная правка, нормализация, закалка и отпуск.
Машина холодной правки листов в основном применяется для меньших толщин листов.
Для предварительного штабелирования листов используется штабелер. Штабелер состоит из двух секций, каждая из которых рассчитана на максимальную длину листа 8 м. В состав оборудования для штабелирования входят козловые краны с электромагнитом, которые снимают по одному листы с рольганга и производят предварительное штабелирование максимум по 3 листа.
После предварительного штабелирования листы передаются на шлепперы.Цепные шлепперы будут в качестве буффера между рольгангом и мостовыми кранами.
Штабели листов будут сниматься со шлеппера мостовыми кранами и помещаться на склад готовой продукции. Общая технологическая схема представлена на рисунке 1.1.
Рис 1.1 – Общий вид ТЛС 5000