Электропривод питателя сушильного барабана

Брусов, Андрей Владимирович Отделение электроэнергетики и электротехники (ОЭЭ)
Бесплатно
В избранное
Работа доступна по лицензии Creative Commons:«Attribution» 4.0

Разработка и исследование систем векторного управления асинхронным электроприводом питателя сушильного барабана. Исследование электропривода будет произведено с учетом ШИМ преобразователя и квантованием сигналов управления и регуляторов во времени.

ВВЕДЕНИЕ ……………………………………………………………………………………………….. 12
1.ТЕХНОЛОГИЧЕСКИЙ ПРОЦЕСС ЦЕХА СУШКИ ………………………………… 14
1.1.Описание технологического процесса …………………………………………………… 14
1.2. Сушильный барабан…………………………………………………………………………….. 17
2. ПИТАТЕЛЬ СУШИЛЬНОГО БАРАБАНА ……………………………………………… 21
2.1. Состав, устройство и работа питателя ………………………………………………….. 21
2.2. Кинематическая схема …………………………………………………………………………. 25
2.3. Регулирование скорости питателя ………………………………………………………… 27
2.4. Определение приведённого момента нагрузки и приведённого момента
инерции электропривода питателя ……………………………………………………………… 28
3. ОПРЕДЕЛЕНИЕ ПАРАМЕТРОВ СХЕМЫ ЗАМЕЩЕНИЯ ДВИГАТЕЛЯ
ВАО-92-12/8/6/4 ………………………………………………………………………………………… 31
3.1. Расчёт параметров двигателя при его работе на первой скорости …………. 31
(6 пар полюсов)………………………………………………………………………………………….. 31
4. ПОСТРОЕНИЕ МЕХАНИЧЕСКИХ И ЭЛЕКТРОМЕХАНИЧЕСКИХ
ХАРАКТЕРИСТИК ДВИГАТЕЛЯ ВАО-92-12/8/6/4 …………………………………… 37
4.1. Механические характеристики асинхронного двигателя ВАО-92-
12/8/6/4 ………………………………………………………………………………………………………. 37
4.1.1. Первая скорость………………………………………………………………………………… 37
4.5. Электромеханические характеристики асинхронного двигателя ВАО-92-
12/8/6/4 ………………………………………………………………………………………………………. 40
5. ДИНАМИЧЕСКАЯ МОДЕЛЬ ДВИГАТЕЛЯ ВАО-92-12/8/6/4 ………………… 43
6. ВЫБОР ДВИГАТЕЛЯ…………………………………………………………………………….. 47
6.1. Обоснование выбора типа двигателя ……………………………………………………. 47
6.2. Выбор двигателя ………………………………………………………………………………….. 48
6.3. Проверка выбора двигателя …………………………………………………………………. 49
6.4. Расчёт основных параметров и характеристик двигателя ……………………… 51
6.5. Динамическая модель двигателя АИМ 180 М6 …………………………………….. 58
7. ВЫБОР ПРЕОБРАЗОВАТЕЛЯ ЧАСТОТЫ …………………………………………….. 63
7.1. Преобразователь частоты 6SL3200-6AM23-8AH0 ………………………………… 63
8. СТАТИЧЕСКИЕ ХАРАКТЕРИСТИКИ СКАЛЯРНОГО УПРАВЛЕНИЯ
РЕГУЛИРУЕМЫМ ЭЛЕКТРОПРИВОДОМ ПИТАТЕЛЯ …………………………… 65
8.1. Регулирование скорости короткозамкнутого асинхронного двигателя
изменением частоты…………………………………………………………………………………… 65
8.2. Регулирование скорости электропривода с помощью закона
U1ф / f1  const …………………………………………………………………………………………… 67
8.3. Регулирование скорости электропривода с помощью закона
U1ф / f1  const с I  R – компенсацией …………………………………………………………. 70
9. РАЗРАБОТКА ЗАМКНУТОЙ СИСТЕМЫ РЕГУЛИРОВАНИЯ СКОРОСТИ
С ВЕКТОРНЫМ УПРАВЛЕНИЕМ ……………………………………………………………. 76
9.1. Оптимизация системы автоматического управления регулируемого
электропривода ………………………………………………………………………………………….. 76
9.1.1. Расчет параметров силовой цепи ……………………………………………………….. 76
9.1.2. Оптимизация САР потокосцепления …………………………………………………. 79
9.1.3. Оптимизация САР скорости ……………………………………………………………… 85
10. РАСЧЕТ СТАТИЧЕСКИХ ХАРАКТЕРИСТИК ОДНОЗОННОГО
АСИНХРОННОГО ЭЛЕКТРОПРИВОДА С ВЕКТОРНЫМ УПРАВЛЕНИЕМ
………………………………………………………………………………………………………………….. 88
11. ФИНАНАСОВЫЙ МЕНЕДЖМЕНТ РЕСУРСОЭФФЕКТИВНОСТЬ И
РЕСУРСОСБЕРЕЖЕНИЕ…………………………………………………………………………… 94
11.1. Оценка коммерческого потенциала и перспективности проведения
научных исследований с позиции ресурсоэффективности и
ресурсосбережения…………………………………………………………………………………….. 95
11.1.1. Потенциальные потребители результатов исследования ………………….. 95
Для анализа потребителей результатов исследования необходимо рассмотреть
целевой рынок и провести его сегментирование. ………………………………………… 95
11.1.2. Технология QuaD ……………………………………………………………………………. 96
11.1.3. SWOT-анализ ………………………………………………………………………………….. 99
11.2. Определение возможных альтернатив проведения научных
исследований …………………………………………………………………………………………… 106
11.3. Планирование научно-исследовательских работ……………………………….. 107
11.3.1. Структура работ в рамках научного исследования …………………………. 107
11.3.2 Определение трудоемкости выполнения работ ……………………………….. 108
3.3 Разработка графика проведения научного исследования ……………………… 109
11.3.4. Бюджет научно-технического исследования (НТИ) ……………………….. 113
11.3.4.1. Основная заработная плата исполнителей темы ………………………….. 113
3.4.2 Дополнительная заработная плата исполнителей темы ……………………… 116
11.3.4.3 Отчисления во внебюджетные фонды (страховые отчисления) …….. 116
11.3.4.4. Накладные расходы …………………………………………………………………… 117
11.3.4.5. Формирование бюджета затрат научно-исследовательского проекта
………………………………………………………………………………………………………………… 118
11.4. Определение pеcуpcoэффективнocти проекта …………………………………… 118
12. СОЦИАЛЬНАЯ ОТВЕТСТВЕННОСТЬ ………………………………………………. 122
12.1.1.Описание технологического процесса и рабочего места ………………….. 122
12.1.2. Анализ опасных производственных факторов и обоснование
мероприятий по их устранению………………………………………………………………… 123
12.1.3. Анализ вредных производственных факторов и обоснование
мероприятий по их устранению………………………………………………………………… 124
12.2. Экологическая безопасность ………………………………………………………. 127
12.3. Безопасность в чрезвычайных ситуациях ……………………………………. 128
12.4. Правила и организационные вопросы обеспечения безопасности .. 130
ЗАКЛЮЧЕНИЕ ……………………………………………………………………………………….. 132
ПРИЛОЖЕНИЕ A ……………………………………………………………………………………. 136

Деревообрабатывающая промышленность относится к взрывоопасным
производствам с большой энергоемкостью. В настоящее время основные
механизмы на предприятиях управляются с помощью электрических
приводов. К системам электропривода для основных технологических
механизмов предъявляются высокие требования. Поскольку, совершенство
системы электропривода в большей степени увеличивает эффективность
использования электроэнергии. Естественно, требование взрывобезопасности
накладывает определённые ограничения на применение системы
регулируемого электропривода, широко используемого в общепромышленных
производствах (система тиристорный преобразователь – двигатель
постоянного тока) из-за отсутствия серийного выпуска двигателей
постоянного тока во взрывозащищённом исполнении. Постоянное
усовершенствование технологического процесса ставит задачу создания и
внедрения регулируемых систем электропривода в производство.
На предприятиях взрывоопасных производств в основном применяются
асинхронные взрывозащищённые электродвигатели. Технологические
механизмы во многом отличаются друг от друга по своим режимам работы.
Большинство таких механизмов исходя из технологического процесса,
нуждаются в диапазоне регулирования скорости от 1:2 до 1:10, для
обеспечения нужного качества и количества продукции. Так, для питателей
различного типа, применяемых на деревообрабатывающих производствах,
необходимо регулирование скорости в переделах 1:3 до 1:15, поскольку этого
требует технологический процесс. В настоящее время для данных механизмов
либо вообще не применяется регулирование скорости, либо используются
многоскоростные асинхронные двигатели, механические вариаторы или
сменные шкивы с различными передаточными числами. Это в значительной
степени сдерживает внедрение высокопроизводительных непрерывных
технологических процессов и не позволяет в полной мере осуществить их
комплексную автоматизацию. Использование регулируемого электропривода
во множестве случаев, приводит не только к увеличению количества
выпускаемой продукции и улучшению её качества, но и к значительной
экономии электроэнергии.
В настоящее время электрический привод для большого количества
механизмов может быть реализован на основе асинхронного двигателя с
короткозамкнутым ротором, управляемым от статического преобразователя
частоты. Регулирование скорости изменением частоты питающей сети можно
осуществлять плавно, в широком диапазоне, а так же выше и ниже
естественной характеристики. На ряду с этим регулировочные характеристики
имеют высокую жёсткость, а двигательосохраняет большую перегрузочную
способность. За счет высоких характеристик, регулирование изменением
частоты имеет все более широкое применение. К тому же, на
деревообрабатывающих производствах, система преобразователь частоты –
асинхронный двигатель (ПЧ-АД), является одним из возможных способов
создания регулируемого электропривода. В сравнении с приводом
постоянного тока система ПЧ-АД имеет свои достоинства, такие как простота
в эксплуатации и настройке, так же есть недостаток – большая стоимость
преобразователя частоты.
Целью настоящей магистерской диссертации является исследование
механизма скребкового питателя для сушильного барабана с электроприводом
переменного тока на основе системы преобразователь частоты – асинхронный
двигатель. Необходимо рассмотреть законы частотного регулирования
скорости для разработки и создания имитационной модели рассмотрение
законов регулирования скорости, системы преобразователь частоты –
асинхронный двигатель с целью построения имитационной модели для
возможной реализации в системе регулируемого электропривода питателя
сушильного барабана.
1. ТЕХНОЛОГИЧЕСКИЙ ПРОЦЕСС ЦЕХА СУШКИ

Целью данной работы являлся вопрос исследования возможной
структуры регулируемого электропривода питателя сушильного барабана на
основе комплектного преобразователя частоты 6SL3200-6AM23-8AH0.
В работе предложено реализовать систему РЭП питателя как систему
преобразователь частоты – асинхронный двигатель с возможностью
реализации законов скалярного управления по разомкнутой структуре.
В результате исследования статического режима работы скалярного
управления установлено, что электропривод не обеспечивает заданную
область работы в указанном диапазоне регулирования скорости, что не
удовлетворяет техническому заданию.
В ходе имитационного моделирования динамических режимов работы
установлено, что разработанная система скалярного управления работает не
устойчиво в требуемом диапазоне, при диапазоне регулирования 1:15
электропривод работает на пределе.
В ходе имитационного моделирования динамических режимов работы
установлено, что разработанная система не отрабатывает заданную диаграмму
движения и не обеспечивает требуемые показатели качества.
Поэтому было реализовано бездатчиковое векторное управление
асинхронным электроприводом.
Преимущество векторного закона регулирования над скалярным
заключается в повышенном качестве переходных характеристик, однако при
этом необходимо осуществить настройку регуляторов контуров потока,
скорости и тока, правильно выбрав постоянные времени контуров. Процесс
оптимизации параллельных контуров соответствует оптимизации системы
двухзонного электропривода постоянного тока без учёта влияния
перекрёстных обратных связей. В случае применения законов векторного
управления в системе РЭП питателя были получены приблизительно
одинаковые результаты при отклонении нагрузки в большую и меньшую
стороны от номинальной. В системе векторного частотно-токового
управления в момент пуска в соответствии с настройкой параметров
регулятора переходный процесс тока носит апериодический характер с
максимальным значением.
Модели, построенные в работе, используют информацию напрямую без
преобразовательных устройств. Это упрощение необходимо для
осуществления настройки параметров регуляторов, т.к. реализация
регуляторов возможна только во вращающей системе. В реальных системах
используется прямое и обратное преобразование координат.
В технико-экономическом обосновании применения РЭП проведен
анализ состава и стоимости ПНР, составлена смета на проведение работ,
построен график их выполнения. Установлено, что разработанная система
пожаробезопасна и не наносит вред окружающей среде.
Таким образом, разработанная система РЭП питателя полностью
удовлетворяет техническим требованиям. Спроектированный электропривод
позволит в дальнейшем автоматизировать процесс загрузки сушильного
барабана.

Заказать новую

Лучшие эксперты сервиса ждут твоего задания

от 5 000 ₽

Не подошла эта работа?
Закажи новую работу, сделанную по твоим требованиям

    Нажимая на кнопку, я соглашаюсь на обработку персональных данных и с правилами пользования Платформой

    Хочешь уникальную работу?

    Больше 3 000 экспертов уже готовы начать работу над твоим проектом!

    Вики Р.
    5 (44 отзыва)
    Наличие красного диплома УрГЮУ по специальности юрист. Опыт работы в профессии - сфера банкротства. Уровень выполняемых работ - до магистерских диссертаций. Написан... Читать все
    Наличие красного диплома УрГЮУ по специальности юрист. Опыт работы в профессии - сфера банкротства. Уровень выполняемых работ - до магистерских диссертаций. Написание письменных работ для меня в удовольствие.Всегда качественно.
    #Кандидатские #Магистерские
    60 Выполненных работ
    Родион М. БГУ, выпускник
    4.6 (71 отзыв)
    Высшее экономическое образование. Мои клиенты успешно защищают дипломы и диссертации в МГУ, ВШЭ, РАНХиГС, а также других топовых университетах России.
    Высшее экономическое образование. Мои клиенты успешно защищают дипломы и диссертации в МГУ, ВШЭ, РАНХиГС, а также других топовых университетах России.
    #Кандидатские #Магистерские
    108 Выполненных работ
    Дмитрий К. преподаватель, кандидат наук
    5 (1241 отзыв)
    Окончил КазГУ с красным дипломом в 1985 г., после окончания работал в Институте Ядерной Физики, защитил кандидатскую диссертацию в 1991 г. Работы для студентов выполня... Читать все
    Окончил КазГУ с красным дипломом в 1985 г., после окончания работал в Институте Ядерной Физики, защитил кандидатскую диссертацию в 1991 г. Работы для студентов выполняю уже 30 лет.
    #Кандидатские #Магистерские
    2271 Выполненная работа
    Александра С.
    5 (91 отзыв)
    Красный диплом референта-аналитика информационных ресурсов, 8 лет преподавания. Опыт написания работ вплоть до докторских диссертаций. Отдельно специализируюсь на повы... Читать все
    Красный диплом референта-аналитика информационных ресурсов, 8 лет преподавания. Опыт написания работ вплоть до докторских диссертаций. Отдельно специализируюсь на повышении уникальности текста и оформлении библиографических ссылок по ГОСТу.
    #Кандидатские #Магистерские
    132 Выполненных работы
    Лидия К.
    4.5 (330 отзывов)
    Образование высшее (2009 год) педагог-психолог (УрГПУ). В 2013 году получено образование магистр психологии. Опыт преподавательской деятельности в области психологии ... Читать все
    Образование высшее (2009 год) педагог-психолог (УрГПУ). В 2013 году получено образование магистр психологии. Опыт преподавательской деятельности в области психологии и педагогики. Написание диссертаций, ВКР, курсовых и иных видов работ.
    #Кандидатские #Магистерские
    592 Выполненных работы
    Анастасия Б.
    5 (145 отзывов)
    Опыт в написании студенческих работ (дипломные работы, магистерские диссертации, повышение уникальности текста, курсовые работы, научные статьи и т.д.) по экономическо... Читать все
    Опыт в написании студенческих работ (дипломные работы, магистерские диссертации, повышение уникальности текста, курсовые работы, научные статьи и т.д.) по экономическому и гуманитарному направлениях свыше 8 лет на различных площадках.
    #Кандидатские #Магистерские
    224 Выполненных работы
    user1250010 Омский государственный университет, 2010, преподаватель,...
    4 (15 отзывов)
    Пишу качественные выпускные квалификационные работы и магистерские диссертации. Опыт написания работ - более восьми лет. Всегда на связи.
    Пишу качественные выпускные квалификационные работы и магистерские диссертации. Опыт написания работ - более восьми лет. Всегда на связи.
    #Кандидатские #Магистерские
    21 Выполненная работа
    Александр О. Спб государственный университет 1972, мат - мех, преподав...
    4.9 (66 отзывов)
    Читаю лекции и веду занятия со студентами по матанализу, линейной алгебре и теории вероятностей. Защитил кандидатскую диссертацию по качественной теории дифференциальн... Читать все
    Читаю лекции и веду занятия со студентами по матанализу, линейной алгебре и теории вероятностей. Защитил кандидатскую диссертацию по качественной теории дифференциальных уравнений. Умею быстро и четко выполнять сложные вычислительные работ
    #Кандидатские #Магистерские
    117 Выполненных работ
    Сергей Н.
    4.8 (40 отзывов)
    Практический стаж работы в финансово - банковской сфере составил более 30 лет. За последние 13 лет, мной написано 7 диссертаций и более 450 дипломных работ и научных с... Читать все
    Практический стаж работы в финансово - банковской сфере составил более 30 лет. За последние 13 лет, мной написано 7 диссертаций и более 450 дипломных работ и научных статей в области экономики.
    #Кандидатские #Магистерские
    56 Выполненных работ

    Другие учебные работы по предмету

    Энергосервисный договор
    📅 2018год
    🏢 Санкт-Петербургский государственный университет
    Асинхронный электропривод вентиляционной установки
    📅 2020год
    🏢 Национальный исследовательский Томский политехнический университет (ТПУ)
    Разработка имитационной модели системы электропитания тяжелого самолета
    📅 2018год
    🏢 Национальный исследовательский Томский политехнический университет (ТПУ)
    Оптимизация структуры и режимов фотоэлектростанций северных территорий
    📅 2018год
    🏢 Национальный исследовательский Томский политехнический университет (ТПУ)