2.2 Обоснование выбора мостового крана

В электросталеплавильном цехе, в связи с увеличением объёмов производства, возникла необходимость установки двух мостовых кранов грузоподъёмностью 80/25т. При выборе производителя мостового крана, была изучена продукция таких предприятий как «ТЯЖПРОММАШ», «УРАЛКРАН», «VELKRAN» и «KONECRANS». Предпочтение было отдано фирме Konecranes, так как это мировой лидер в области производства и технического обслуживания грузоподъемной техники, предлагающий полный диапазон передовых подъемных решений для различных отраслей промышленности во всем мире[1].

В основе стратегии компании Konecranes – сочетание двух видов бизнеса: поставка грузоподъемных кранов и их техническое обслуживание. Konecranes работает в следующих стратегических направлениях: рост, удержание лидирующих позиций в области исследований и конструкторских разработок и эффективность использования ресурсов.

Компания Konecranes применяет модульный принцип и стандартизацию в производстве компонентов и кранов. Создание унифицированной компонентной базы оптимизирует использование производственных мощностей и дает возможность быстрого перераспределения ресурсов. В целях регулирования затрат постоянно осуществляется вложение средств в развитие методологии производства и оборудование. Автоматизация процессов повышает эффективность действующей производственной схемы. Так как все компании Группы заняты в одной и той же отрасли промышленности, существуют благоприятные условия для успешной передачи знаний и аттестации во всех подразделениях Группы.

Konecranes предлагает широкий выбор взрывобезопасных кранов (рисунок 4) и компонентов к ним. Все основные компоненты, такие как канатные, цепные и ременные тельферы, передвижное оборудование, концевые балки и средства управления кранами спроектированы и изготовлены для обеспечения высочайшего уровня безопасности, необходимого в опасных средах, например, на химических и нефтехимических предприятиях, нефтеочистительных заводах, газовых энергоустановках, установках для очистки сточных вод и в окрасочных цехах.

Краны и компоненты кранов компании Konecranes разработаны с учетом требований директив ATEX, принятых Европейским союзом. Выполнение этих директив стало обязательным в Европе с 1 июля 2003 года. Продукция Konecranes также соответствует стандартам EN50014 – EN50020. Электрические аппараты для потенциально взрывоопасных сред.

Продукция Konecranes для опасных сред проходит типовые испытания, утвержденные сертифицирующими органами, все изделия снабжены CE маркировкой и документацией.

Рисунок 4 – Кран Konecranes в работе

В сталелитейной промышленности преимущество дает технология. Поэтому технологии Konecranes сочетают интеллектуальное подъемное оборудование с современными технологиями, избавляющими от традиционных проблем технического обслуживания. Кроме того, гибкие сервисные программы улучшают общую производительность.

2.3 Режимы управления двигателем электропривода крана

Konecranes

Разомкнутая система управления электроприводом моствого крана. На рассматриваемом объекте используется частотное регулирование угловой скорости. В частотных преобразователях, применяемых в данном случае, используется векторное управление (рисунок 5). Векторное управление требует измерения величины и пространственного положения вектора потокосцепления статора или ротора, непосредственно, с помощью соответствующих датчиков, или косвенно ‑ с использованием математической модели АД.

Частотные преобразователи, используемые на данном кране, имеют встроенную модель (схему) двигателя, которая тысячу раз в минуту рассчитывает значения параметров двигателя. Входные данные, необходимые для расчета, представляют собой мгновенное значение напряжения двигателя от специализированной интегральной схемы ASIC и измеренное значение тока двигателя. Магнитный поток двигателя и крутящий момент вала рассчитываются в схеме двигателя на основе данных, которые указаны в заводской табличке двигателя

Рисунок 5 – Векторное управление в разомкнутой системе

Данные для регулирования параметров поступают на ПЛК по шине данных, структурная схема которой показана на рисунке 6.

Регулирование частоты в разомкнутой системе (режим 0). В режиме регулирования частоты в разомкнутой системе частота двигателя соответствует сигналу заданной частоты. Фактическая частота вращения двигателя зависит от нагрузки. Даже в режиме регулирования частоты используется векторный расчет для поддержания намагничивания на надлежащем уровне.

Управление по току (режим 1). В режиме управления по току в разомкнутой системе ток двигателя соответствует заданному сигналу. Управление двигателем по току осуществляется при низких частотах (типично <10Гц); при более высоких частотах двигатель управляется по напряжению. При управлении по току при низких частотах скорость двигателя почти не зависит от нагрузки.

Рисунок 6 – Структура шины данных ПЛК

На рисунке 7 представлена шина входов выходов ПЛК

Рисунок 7 – Схема шины входов, выходов ПЛК

Схема питания ПЛК представлена на рисунке 8.

Рисунок 8 – Схема питания ПЛК

Векторное управление в замкнутой система. При векторном управлении в замкнутой системе (рисунок 9) также используется расчетная схема двигателя, которая имеет еще более простую конфигурацию по сравнению со схемой, используемой для векторного управления в разомкнутой системе. Схему упрощают дополнительные входные данные, так как имеется сигнал от дифференциального датчика импульсов (encoder). Данное измерение используется в качестве сигнала обратной связи на расчетную схему двигателя.

Рисунок 9 – Векторное управление в замкнутой системе

Регулирование скорости (режим 3). В режиме регулирования скорости в замкнутой системе угловая скорость вращения двигателя соответствует сигналу заданной скорости. Частотные преобразователи регулируют частоту двигателя и, благодаря данной функции, компенсируют зависящее от нагрузки скольжение. Компенсация скольжения удерживает постоянной фактическую скорость вращения вала, вне зависимости от условий нагрузки. При регулировании скорости в замкнутой системе даже имеется возможность достигнуть нулевой скорости при полном крутящем моменте. В системе используется инкрементный датчик импульсов (encoder) для обеспечения высокой точности скорости и быстродействия, а также для достижения крайне низких минимальных скоростей. Сигнал датчика импульсов также используется в целях контроля скорости. Стандартный датчик (рисунок 6) имеет 600 импульсов на оборот. Разрешается использовать датчики с 512, 1000, 1024, 1200, 2000 или 2048 импульсами на оборот в зависимости от скорости вращения двигателя и длины кабеля.

Рисунок 10 – Датчик скорости (Encoder)

Контроль по крутящему моменту (режим 4). В режиме контроля по крутящему моменту крутящий момент вала удерживается равным заданному сигналу. Скорость вращения двигателя в значительной степени зависит от условий нагрузки, например, разгруженный двигатель будет все время работать с максимальной скоростью. В целях защиты значение скорости ограничивается в пределах регулируемых минимальной и максимальной скоростей.