7. Разработка принципиальных электрических схем, описание их работы

7.1 Схема питания

Схема электрическая принципиальная обеспечивает работу установки в рамках данного технологического процесса.

Питание установки производится через высоковольтный выключатель нагрузки пружинного привода со встроенным предохранителем и заземляющими ножами ВНПп–10/63–20зп рисунок 8.7.

Питание на ППЧ поступает от комплектной трансформаторной подстанции 2КТПВ–400/10/0,4–02–У3 через автоматический выключатель ВА51-39. Напряжение подается через автоматический выключатель QF5 на трёхфазный мостовой управляемый выпрямитель на тиристорах VS1-VS6. Выключатель QF5 служит для отключения преобразователя при внутренних КЗ в выпрямителе и при отказе быстродействующей электронной защиты. Ограничительные реакторы L₀₁ –L₀₂ включены в фазные провода. Эти реакторы являются дополнительной мерой для ограничения тока КЗ при «опрокидывании» инвертора и других подобных аварийных случаев. Трансформаторы тока ТА5 –ТА7 предназначены для формирования сигналов на ваттметры PW1, PW2 и в систему защиты в случае перегрузки по входному току.

В каждом плече выпрямителя имеются параллельно включенные цепочки (на схеме показана одна), состоящие из тиристора, индуктивного делителя тока, обеспечивающего равномерность деления тока плеча в пределах 10% и быстродействующего предохранителя. На схеме также показано подключение измерительных приборов. После выпрямителя установлен блок дросселей L_d1 и L_d2 .

Блок инвертора содержит тиристоры VS7–VS10, осуществляющие преобразование постоянного тока выпрямителя в переменный ток повышенной частоты. В данном проекте применён последовательно-параллельный резонансный инвертор.

Для обеспечения обратной связи с целью стабилизации выходного напряжения генератора к нагрузочному контуру подключен трансформатор напряжения TV5. К его вторичной обмотке подключен также прибор индикации напряжения - вольтметр PV5 и реле напряжения, срабатывающее при появлении силового напряжения на нагрузочном контуре (включении нагрева).

Преобразователь частоты имеет как местное управление (шкаф генератора), так и дистанционное (пульт управления установки). Выбор управления производится тумблером в шкафу генератора.

Рисунок 7.1 - Силовая схема питания ИЗТ1-320/1

7.2 Схема управления, защиты и сигнализации

Сетевое питание 220В, 50Гц подается на схему управления автоматическим выключателем SF2 и индицируется лампой СЕТЬ 220В (HL1). Сетевое питание 380В,50Гц на электродвигатель механизма разгрузки Ml подается автоматическим выключателем SF1. Питание 24В и 19В на световую сигнализацию и датчики подается через понижающий трансформатор TV5. Наличие питания индицируется лампой СЕТЬ 24В (HL2).

Схема управления выполнена на базе релейной автоматики и имеет два режима работы: НАЛАДКА и АВТОМАТ.

Описание схемы управления

• В режиме НАЛАДКА производится опробование работы механизмов установки и проверка срабатывания технологических датчиков. Перемещения механизмов включаются тумблерами без фиксации в положении "включено":

SA2 - «КАРЕТКА 1» (при удержании тумблера в положении «включено» каретка совершает рабочее перемещение, при самовозврате тумблера в положение «0» - каретка возвращается в исходное положение).

SA3 - «ТОЛКАТЕЛЬ» (при удержании тумблера в положении «включено» толкатель совершает рабочий ход, при самовозврате тумблера в положение «0» - толкатель возвращается в исходное положение).

SA4 - «КАРЕТКА II ПОПЕРЕЧНОГО ПЕРЕМЕЩЕ­НИЯ» - перемещение в ПОЗИЦИЮ ОХЛАЖДЕНИЯ (при исходном положении каретки III продольного перемещения - B9→KV9 и каретки IV подвески сброса - B11→KV11).

SA5 - «КАРЕТКА II ПОПЕРЕЧНОГО ПЕРЕМЕЩЕ­НИЯ» - перемещение в ПОЗИЦИЮ НАГРЕВА (при исходном положении каретки III - B9→KV9 и каретки IV - BII → KV11).

SA6 - «КАРЕТКА III ПРОДОЛЬНОГО ПЕРЕМЕЩЕ­НИЯ» - рабочий ход (в индуктор или камеру охлаждения).

SA7 - «КАРЕТКА III ПРОДОЛЬНОГО ПЕРЕМЕЩЕ­НИЯ» - возврат в исходное положение.

SA8 - «КАРЕТКА IV ПОДВЕСКИ СВРОСА ЗАГОТО­ВОК» рабочий ход (сброс заготовки при исходном положении каретки III - B9 → KV9).

SA9 - «КАРЕТКА IV ПОДВЕСКИ СБРОСА ЗАГОТО­ВОК» - возврат в исходное положение. При рабочем положении каретки III (закрытой камере позиции охлаждения) включаются клапан подачи закалочной воды.

SA10 - «ВОДА»

В режиме НАЛАДКА проверяется дистанционное включение генератора, т.е. пробное включение нагрева. При лом необходимым условием является наличие сигналов ГОТОВНОСТЬ ППЧ (HL9) и готовности нагревателя, отсутствие которой сигнализируется лампой НЕИСПРАВНОСТЬ НАГРЕВАТЕЛЯ (HL4). Готовность нагревателя является совокупным сигналом.

Кнопка SB4 - ВКЛЮЧЕНИЕ НАГРЕВА.

Кнопка SB5 - ОТКЛЮЧЕНИЕ НАГРЕВА.

Наличие напряжения на нагрузке сигнализируется лампой НАГРЕВ (HL10).

Уровень напряжения индицируется прибором PV3. Режим НАЛАДКА не используется как рабочий в силу особенности технологического процесса закалки.

• Режим АВТОМАТ.

Режим выбирается переключателем НАЛАДКА АВТОМАТ (SA1).

- Режим автоматической работы включается только при наличии сигналов ГОТОВНОСТЬ НАГРЕВАТЕЛЯ, ГОТОВНОСТЬ ППЧ и ИСХОДНОЕ ПОЛОЖЕНИИ механизмов (HL3).

ГОТОВНОСТЬ НАГРЕВАТЕЛЯ (К1) совокупный сигнал, который формируется при:

- закрытых дверях высоковольтного блока (блокировка НСД) – SQ1 - SQ3(KV16);

- наличии рабочего давления воды в магистрали охлаждения - SP1

- наличии рабочего давления воздуха - SP2;

- отсутствии нарушений (перегрев, засорение) на сливах системы охлаждения датчики BK1 - BK5, плата их питания A1 , реле KV15.

При отсутствии готовности горит сигнальная лампа НЕИСПРАВНОСТЬ НАГРЕВАТЕЛЯ (НL4) и индицируются основные причины - НАРУШЕНИЕ БЛОКИРОВКИ НСД (HL5), ОТСУТСТВИЕ ОХЛАЖДЕНИЯ (НL6). Пропадание сигнала готовности в процессе автоматической работы приводит к немедленному отключению нагрева и прекращению автоматического цикла после завершения охлаждения детали, если процесс закалки уже был начат.

Сигнал ИСХОДНОЕ ПОЛОЖЕНИЕ (К3) формируется при исходном положении механизмов, определяемом датчиками исходных положений B3 - B12. Исходное положение индицируется лампой ИСХОДНОЕ ПОЛОЖЕНИЕ (HL3), которая после включения автоматического цикла гаснет.

После команды ПУСК (SB2→K4, K7) при наличии детали на каретке 1 перед толкателем (датчик B1, KV1) включается рабочий ход каретки 1 (K9→Y1→ B4, KV4) и затем рабочий ход толкателя (К10→Y2→B6, KV6), при этом заготовка перемещается в индуктор и включается нагрев (К8). Толкатель и каретка 1 возвращаются в исходное положение (KV6→K11→К12). После срабатывания датчика конца рабочего хода толкателя включается реле времени темпа перемещения заготовок в индуктор (KV6→K11→КТ1). По истечении времени уставки реле КТ1 и при наличии очередной детали на каретке 1 перед толкателем они совершают очередной рабочий ход (KT1→KI3→K9→Y1→B4, KV4→K10→Y2→B6, KV6→K11→K12, КТ1). При нарушении темпа толкания заготовок для исключения возможности перегрева или расплавления заготовок реле времени КТ2 отключит нагрев и автоматический цикл. Уставка КТ2 должна на ~ 2 с превышать время, необходимое для ухода каретки с датчика исходного положения B3(KV3).

Каретка III продольного перемещения, принимающая нагретую заготовку (заготовка нанизывается на ось при движении каретки к индуктору навстречу толкателю), начинает рабочий ход одновременно с толкателем по команде реле времени темпа, находясь в ПОЗИЦИИ НАГРЕВА (KT1→K13→K14→Y4-1), при условии, что каретка IV в исходном положении (B11→KV11).

При заполнении индуктора и появлении первой нагретой заготовки на каретке III температура заготовки измеряется датчиком пирометра инфракрасного излучения Р1.2 после чего блок обработки пирометра коммутирует выходы либо АВАРИЯ (KV14) либо НОРМА (KV13) в зависимости от соответствия температуры заданному диапазону (Т°С min - Т°С mах). Реле KV13, KV14 становятся на самоблокировку и отключаются только при срабатывании датчика В12 (КVI2) после рабочего хода каретки IV (сбросе заготовки). Вследствие результата измерения температуры заготовка либо отбраковывается (KV14→K21→Y5-1), либо переносится кареткой II поперечного перемещения в ПОЗИЦИЮ ОХЛАЖДЕНИЯ (КV13→К16→Y31). По окончании хода карет­ки 11 (В8, KV8 - заготовка в позиции закалки) включается рабочий ход каретки III (KV8→K14→Y4-1) и заготовка оказывается в камере спрейера (В2, KV2), после чего включается подача закалочной воды (К 18→Y6) и реле времени охлаждения (КТ3). По истечении времени уставки реле КТ3 подача воды отключается (К19) и с незначительной задержкой (КТ4), необходимой для слива из спрейера воды каретка III возвращается в исходное положение (КТ4→K20→K15→Y4-2), после чего каретка IV совершает рабочий ход, сбрасывая закаленную заготовку (K20→K21→Y5-1). Возврат каретки IV в исходное положение, как в ПОЗИЦИИ ОХЛАЖДЕНИЯ, так и в ПОЗИЦИИ НАГРЕВА происходит с задержкой (КТ5), необходимой для сползания заготовки вниз (К21→K22→KT5→K23→Y5-2).

Каретка IV совершает рабочий ход только при исходном положении каретки III (B9→KV9).

После возврата каретки IV в исходное положение (B11→КV11), карелка II перемещается в ПОЗИЦИЮ НАГРЕВА к индуктору (K23→K 17→Y3-2) и ждет выхода очередной заготовки по истечении времени темпа (КТ1→К13).

В ходе автоматического цикла контролируется температура нагрева выходящих из индуктора заготовок прибором бесконтактного измерения температуры Р1. Рабочий температурный диапазон (min - max) задастся с клавиатура прибора. При его нарушении сигнализируется АВАРИЯ (недогрев или перегрев), фиксирующий отбраковку заготовки (HL7) и включается звуковой сигнал в течении 4 - 5 с (до момента сброса заготовки – V12) требующий вмешательства оператора, который должен либо остановить цикл, либо изменить его параметры (мощность генератора, темп).

Оперативное отключение установки производится кнопкой SB3. При этом происходит отключение нагрева (К5) и отключение цикла автоматической работы после окончания закалки (охлаждения) очередной заготовки (К6). Отключение происходит аналогично при исчезновении сигнала готовности нагревателя (K1), нарушении установленного темпа продвижения заготовок (КТ2).

Аварийное отключение производится кнопкой SВ1. При этом отключается нагрев и цикл, каретка 1 и толкатель возвращаются в исходное положение, остальные механизмы сохраняют положение па момент отключения.

Для связи с загрузочным устройством в схеме нагревателя сформирован сигнал (К2) на включение механизма загрузки и его отключение при появлении заготовки на лотке нагревателя перед толкателем (датчик В1 , KV1). Подача заготовки допускается при условии, что каретка 1 и толкатель находятся в исходном положении (B3-KV3, B5-KV5). Заготовки должны подаваться по одной.