| |||||
МЕНЮ
| Разработка логической схемы управления двустворчатых ворот судоходного шлюзаосуществляются по формулам: Мс' = Мс/(i*h) - двигательный режим; Мс' = Мс*h/i - тормозной режим; Результаты вычислений заносим в таблицу; |Q; град |0 |10 |20 |30 |40 |50 |60 |70 | |СО; м |0,64 |1,5 |1,79 |19,5 |1,99 |1,88 |1,59 |0,75 | |iм; м |5,23 |2,23 |1,87 |1,72 |1,68 |1,78 |2,11 |4,47 | |i; м |12029|5129 |4301 |3956 |3864 |4094 |4853 |10281| |Мс'; Н*м|12,6 |33,9 |45,5 |54,7 |60,8 |172,5|148,2|70,9 | | | | | | | | | | | |двигат | | | | | | | | | |Мс'; Н*м|6,9 |13,8 |13,6 |12 |9,6 |-54 |-47 |-22,7| | | | | | | | | | | |тормоз | | | | | | | | | По результатам в таблице, строим график зависимости Мс'= f(Q). ( рисунок 20 ). 2.3.5. Проверка предварительно выбранного двигателя. Предварительно выбранный двигатель в общем случае должен быть проверен на нагрев, динамическую и перегрузочную способность. Однако, в следствии того, что цикл шлюзования довольно значите- лен ( 30 минут и более ), а длительность работы привода ворот в цикле не выше ( порядка 3 - 4 минуты ), тепловой режим двигателя достаточно легкий. Поэтому проверку предварительно выбранного двигателя в этом случае можно на нагрев не производить, а ограничется проверками на динамическую и перегрузочную способности. Вместе с тем электродвигатель двустворчатых ворот требует специфической проверки по аварийному режиму работы из условия "наезд на препятствие" ( внезапное столкновение ), выполнение которой целесообразно до основных проверок. а) Проверка по режиму внезапного стопорения При внезапном стопорение створки кинематическая энергия, запасенная ротором двигателя и вращающимися элементами передач, переходит в энергию упругих колебаний и дополнительно нагружает механизм. Проверка по режиму внезапного стопорения позволяет уточнить частоту вращения электродвигателя, откоректировать передаточное число механизма и жесткость упругих элементов. При расчете режима внезапного стопорения не учитываются демпфирующие способности двигателя и принимается, что продолжительность развития нагрузки больше полупериода колебаний. В этом случае величина момента при внезапном стопорении, приведенная к валу двигателя, может быть определена из выражения: Мвн = 0,7*Мmax+wд*?C'max*J1*sin(?(C'max/J1)*t) где; 0,7*Мmax - примерное среднее значение момента, развиваемого двигателем при "наезде на препятствие", ( Н*м ); Мmax - опрокидывающий ( максимальный ) момент предварительно выбранного двигателя; wд = wн = p*nн/30 - угловая частота вращения двигателя перед "наездом на препятствие" ( с-1): C'max - максимальная, приведенная к валу двигателя жесткость демпферных пружин; ( Н*м ) J1 = 1,25*(Jр+Jм) - момент инерции вращающихся элементов привода; Jр,Jм - моменты инерции ротора двигателя и муфты; (кг*м2); 1,25 - коэффициент учитывающий приведенный к валу двигателя мо- мент инерции всех остальных вращающихся частей привода. C'max = C*(OA)2/iз2 =18*106*22/23002 = 13,6 ( Н*м ) где, ОА - из кинематической схемы; J1 = 1,25*(0,3+0,225) = 0,66 (кг*м2) Максимальная нагрузка будет в момент времени t= p/2*?(J1/C'max); где Мн = 9556*Рн/nн = 9556*19/935 = 132,9 (Н*м). Условие, для проверки предварительно выбранного двигателя при внезапном стопорении; wн , M'доп-0,7*Mmax/?(C'max*J1); где M'доп - допустимая нагрузка на тяговый орган, приведенный к валу двигателя; M'доп = Fдоп*ОА/(iз*h) =55*104*2/(2300*0,74) = 646,3 ( Н*м ) 1,4*M'доп-2,2*Мном/?(C'max*J1) = = 1,4*646,3-2,2*132,9/?(13,6*0,66) = 165,4 (рад/с) 97 < 165,4 условие выполняется Коэффициент 1,4 в выражении учитывает податливость препятствия, на которое произведен "наезд" створки. б) Проверка на динамическую и перегрузочную способности. Проверка предварительно выбранного двигателя на перегрузочную способность и динамическую способности производится исходя из следующих соображений. Поскольку электромеханические приводы двустворчатых ворот содержат упругое звено ( демпферные пружины ), то при разгоне динамический момент в нем ( М12 ) имеет затухающий колебательный характер, причем максимальная величина его должна ограничиваться коэффициентом динамичности, равным 1,4. В общем случае, динамический момент в упругом звене определяется по выражению: М12 =Мс'+(Мнп-Мс')*J'2/(J1+J'2)*(1-coswt); где Мнп - начальный пусковой момент двигателя; J'2 - приведенный к валу двигателя момент инерции створки и присоединенной массы воды; w - частота собственных колебаний системы Максимальное значение динамического момента будет при coswt = -1; Учитывая, что этот максимальный момент не должен превышать больше чем на 40 %, момент сопротивления Мс', т. е. М12 =1,4*Мс', величина начального пускового момента при пуске из любого положения определяется по формуле: Мнп(Q) = Мс'(Q)*(1+0,2*J1+J'2(Q)/J'2); где J'2(Q) = Jст+Jв(Q)/i2(Q) - приведенный к валу двигателя момент инерции створки и присоединенной массы воды. Jст = G*l2/38 - момент инерции створки; Jст = 2676137,5 (кг*м2) Jвт(Q) - момент инерции присоединенной массы воды при hкт = 18м и hк = 4м Пересчет для Jв(Q) производится по формуле: Jв(Q) = Jвт(Q)*h/hк*(hк/hкт)4 = 1,25*Jвт(Q) Результат вычислений заносим в таблицу. |Q; град |0 |10 |20 |30 |40 |50 |60 |70 | |Jвт107 |4,2 |2,2 |1,85 |1,75 |1,8 |2 |2,6 |4,2 | |кг*м2 | | | | | | | | | |Jв107 |5,25 |2,75 |2,3 |2,2 |2,25 |2,5 |3,25 |5,25 | |кг*м2 | | | | | | | | | |J'2 |0,38 |1,15 |1,39 |1,58 |1,69 |1,65 |1,49 |0,52 | |кг*м2 | | | | | | | | | |Мнп |19,5 |44,6 |58,9 |70,2 |77,7 |220,8|191 |130,1| |Н*м | | | | | | | | | Вычисляем Мнп только для двигательного режима, т. к. соответствующая Мс' для тормозного режима меньше, чем для двигательного. По данным таблицы строим график Мнп= f(Q) ( рис. 21) из таблицы находим Мнп max = 220,8 ( Н*м ). Выполняет проверку по условию: Мнп мах , 0,8*Mmax, где 0,8 - коэффициент, учитывающий допустимое снижение напряжения сети: 2,5*132,9 = 332,25 . 220,8 следовательно, Мнп max , 2,5*Мном, условие выполнено. 2.3.6.Выбор электрических аппаратов для управления механическими тормозами. На всех механизмах шлюза для удержания его в застопаренном состоянии в период бездействия или для замедления движения механизма перед его остановкой используются механические тормоза.Они выполняются непосредственно с электроприводом. В качестве электроприводов (аппаратов) для управления механическими тормозами используются электрогидравлические толкатели и электромагниты переменного и постоянного тока. Выбор механического тормоза,а следовательно,и его электропривода производится по необходимому тормозному режиму: Мт = 2*М'max Для нахождения М'max необходимо из графика M'с = f(Q) при перепаде и ,сопутствующих движению выбрать наибольшее значение момента по абсолютной величине М'max = 172,5 ( Н*м ) Мт = 2*172,5 = 345 (Н*м) Выбираем длинноходовой тормозной электромагнит переменного тока КМТЗА. Тяговое условие-350(Н). Эти электромагниты применяются в беспружинных тормозах с высокой степенью надежности торможения,но для механизмов с небольшим числом включений в час. Длинноходовые электромагниты переменного тока имеют прямоходовую конструкцию с Ш-образным шлихтованным магнитопроводом на котором расположены три катушки, включенные в "звезду" или "треугольником". Электромагниты этого типа выпускаются серии КМТ четырех типов размеров на напряжение 220\380В и 500В. 2.3.7.Расчет резисторов пускового реостата и выбор ящиков сопротивлений. Величины сопротивления, введенных в цепь ротора двигателя в определенном масштабе могут быть получены из пусковой диаграммы(рис.22) Принято:Ip = 51(А) Iпер = 54(А) Iп = 102(А) Из диаграммы истекает:двигатель имеет 3 степени разгона. Активное сопротивление фазы ротора: rp = Uн.р.*S/(?3*Iр.н.) = 172*0,065/(?3*51) = 0,127 ( Ом ) где: Uн.р. = 172 (В), Iр.н. = 51 (А); S = no-n/no = 0,065 Маштаб сопротивлений: m = rp/аб = 0,127/7 = 0,018 (Ом/мм) Сопротивления ступеней; R1 = m*де = 0,018*46 = 0,828 (Ом) R2 = m*д2 = 0,018*25 = 0,45 (Ом) R3 = m*2в = 0,018*14 = 0,252 (Ом) Rневыкл = m*вб = 0,018*8 = 0,144 (Ом) |Наимено-|Обозн-|Расчетное|Технические |Кол-во |Факти-| | | | |данные |сопрот-| | |вание |ачение|сопротив-| | |ческое| |ступени | | | |ивлений| | | | |ление | | |сопро-| | | |( Ом ) | | | | | | | | | |тивле-| | | | | | | | | | | | | |ние | | | | | | |( Ом )| | | | |сопроти-|Длитель-| | | | | | | | | | | | | | |вление |ный доп-| | | | | | |эл-та | | | | | | | |( Ом ) |устимый | | | | | | | |ток (А) | | | |1 |R1 |0,828 |0,4 |64 |2 |0,8 | |2 |R2 |0,45 |0,156 |82 |3 |0,468 | |3 |R3 |0,252 |0,079 |114 |3 |0,237 | |не |Rневык|0,144 |0,089 |114 |2 |0,158 | |выключ |л | | | | | | Схема соединения резисторов для одной фазы ротора двигателя на ( рисунке 13 ) Пускорегулировачные резисторы серии НФ представляют собой ящики открытого исполнения. В этих элементах применяются сопротивления на фехралевой ленте, намотанной на ребро. Внешние зажимы ящиков сопротивления не маркированы. Расположение ящиков должно исключать возможность случайного прикосновения к ним и обеспечить защиту от атмосферных осадков. 3. ОПИСАНИЕ СУЩЕСТВУЮЩИХ СХЕМ УПРАВЛЕНИЯ Привод двустворчатых ворот. Наибольшее распространение на шлюзах нашей страны получили плоские, двустворчатые ворота. Основное технологическое требование здесь сводится к правильному и безударному створению полотнищ. Для привода двустворчатых ворот на правом и левом устоях камеры устанавливают по механизму, приводимому во вращение сворим электродвигателем. Привод с асинхронными двигателями без регулирования скорости движения. В нем могут быть использованы асинхронные двигатели ка с фазным, так и с короткозамкнутым ротором. Структурная схема такого привода дана на (рисунке 23), а. Система отличается простотой и высокой надежностью. Однако она обладает таким серьезным недостатком, как тяжелое протекание переходных процессов и невозможность управления частотой вращения двигателей при створении ворот и входе их полотнищ в ниши. Привод с асинхронными фазными двигателями с регулированием скорости движения изменением сопротивления цепи ротора.Этот широко применяемый на шлюзах приводах двустворчатых ворот отличается от предыдущего возможностью регулирования частоты вращения двигателей при маневрировании воротами и управлением в процессе разгона при пуске двигателей в ход. Структурная схема системы привода показана на (рисунке 23). Такая система,используется в большинстве случаев в сочетании с кривошипно-шатунным механизмом, имеет очень тяжелую динамику при пуске из промежуточных положений, необходимость которого нередко возникает,например, из-за недостаточной согласованности скоростей движения створок ворот, различия продолжительности разгона двигателей при реостатном пуске и т. п. В случае применения других типов тяговых органов ( например, тросовых ) положение усугубляется еще тем, что в конце операций получаются недопустимо большие скорости движения створок и для исключения ударов возникает потребность в искусственном снижении частоты вращения двигателей. Электропривод с тормозными генераторами. Привод двустворчатых ворот, рассмотренный выше, в операции закрытия работает на смягченных характеристиках и в результате колебаний скорости движения не обеспечивает правильного створения ворот при различных изменениях нагрузки на левую и правую створки от ветра и волн. Кроме того, из-за сравнительно высокой скорости движения створок в конце операции закрытия при наложении тормозов раньше времени в воротах остается большая щель, а при наложении с опозданием получается удар створок. Устранение отмеченных недостатков возможно при работе привода в течении большей части операции на жестких механических характеристиках, обеспечивающих сохранение скорости движении створок при колебаниях нагрузки, и со значительным уменьшении скорости движения в конце операции перед наложением тормозов. Такие характеристики можно получить в системе с тормозным генераторами, включаемыми в конце операции для получении малой скорости движения . Тормозной генератор может быть отдельной электрической машиной постоянного или переменного тока, навешанной на вал приводного двигателя и являющейся для него дополнительной нагрузкой. Механическая характеристика системы с включенным генератором представляет собой кривую, полученную при различных частотах вращения сложения моментов приводного двигателя и тормозного генератора. Структурная схема такого привода дана на . На схеме показаны приводные двигатели М1, М2, резисторы роторных цепей R1,R2 и тормозные генераторы ТГ1 и ТГ2. Изменением сопротивления цепи ротора асинхронного двигателя или тока возбуждения тормозного генератора получают различные по жесткости и по граничной частоте вращения характеристики системы. Электропривод двустворчатых ворот с тормозным генератором на шлюзах пока применяют ограниченно из-за большого числа машин, а значит, увеличенных габаритов и массы установки. Электропривод с гидравлической передачей.Для привода двустворчатых ворот гидропередачи стали применять в последнее десятилетие. Электрогидроприводы располагают на устоях камеры шлюза. Они представляют собой два самостоятельных агрегата, связанных с помощью системы управления. Структурная схема электрогидропривода двустворчатых ворот приведена на рисунке 7, г. К основным его элементам относятся: насосы Н1 и Н2 с приводными двигателями М1 и М2, золотниковые блоки управления З1, З2 и силовые гидроцилиндры Ц1, Ц2, шторки которых соединены со створками ворот. Регулирование скорости движения здесь также гидростатическое, с перепуском части рабочей жидкости в сливной бак Б1 или Б2 минуя гидроцилиндры. Электрогидроприводы двустворчатых ворот зарекомендовали себя хорошо, однако необходимо решить еще целый ряд вопросов по улучшению регулирования скорости движения, динамики и защиты системы. Электропривод с тиристорным управлением. Структурная схема такой системы приведена на рисунке 7, д. Она подобна рассмотренной выше схеме привода подъемно-опускных ворот. Потенциальные возможности этой системы привода для двустворчатых ворот также еще предстоит раскрывать и доводить до совершенства высокими требованиями, предъявляемыми к электроприводам шлюзов. 3.1. Привод с асинхронными двигателями без регулирования скорости движения. На (рисунке 23) показана принципиальная схема главного тока, а на (рисунке 24) - схема цепей управления двустворчатых ворот. В данном примере для привода левой и правой створки ворот использованы асинхронные двигатели с фазным ротором М1 и М2, причем их пуск осуществляется в функции времени путем выведения резисторов из цепи ротора двигателя ( цепи катушек реле времени на схеме не изображены). Управление воротами производится как с центрального,так с местного пультов управления. Для упрощения схемы (смотрите рисунок 24) показаны по две общих кнопки открытия SO и закрытия SZ , хотя с местных пультов можно управлять каждой створкой в отдельности. При рассмотрении схеме следует иметь в виду, что SQ1 - контакт путевого выключателя, блокирующий цепь управления двустворчатых ворот с верхними воротами, и при закрытых верхних воротах он закрыт; SQ2 и SQ4 - контакты предельных путевых выключателей открытия; SQ3 и SQ5 - контакты путевых выключателей закрытия; SQ6 - контакт путевого выключателя, ограничивающий закрытие ворот; SQ7 - SQ10, SQ15 - контакты путевого выключателя, управляющие порядком закрытия ворот; SQ11, SQ12 - контакты путевого выключателя, осуществляющие блокирование с затворами галерей, закрытые при открытых затворах; SQ13 и SQ14 - то же, отключающие контакторы КО1 и КО2 при открытых воротах; SA1 - SA3 - контакты выключателей деблокировок. Подготовка схемы к работе. При наличии напряжения в соловой и вспомогательных цепях и закрытых контактах KV1, KV2 и KV3 получает питание катушка КМ. При срабатывании контактора КМ закрываются его замыкающие главные контакты в цепи статоров двигателей ( смотрите рисунок 23), а также замыкающий вспомогательный контакт КМ , который подает напряжение в цепь управления. Катушки реле времени КТ получают питание и размыкают свои контакты в цепях катушек контакторов К1, К2. Схема к работе подготовлена. Операция открытия ворот. Предположим, что управление происходит с центрального пульта ( замкнут контакт SA1 ) и ворота закрыты. При нажатии кнопки SO, если контакты КУ закрыты, получает питание катушка оперативного контактора КО1. Последний срабатывает, закрывает свои главные контакты, включающие двигатель М1 в сторону открытия, а также замыкающий вспомогательный контакт КО1, который шунтирует кнопку SO. Одновременно закрывается контакт КО1 и получает питание катушка КО2. Контактор КО2 срабатывает, включает для открытия двигатель М2 правой створки и закрывает вспомогательный контакт КО2, также шунтирующий кнопку SO. Кроме того, при работе двигателей будут открыты размыкающие контакты КО1 и КО2 в цепях катушек KZ1 и KZ2. Одновременно открываются размыкающие контакты КО1 и КО2, прерывающие подачу питания на катушки реле времени КТ11 и КТ21. После заданной выдержки времени эти реле отпускают свои якоря и замыкают размыкающиеся контакты КТ11 и КТ12, в цепях катушек контакторов ускорения К11 и К12. Контакторы ускорения срабатывают, своими главными контактами выводят первые ступени резисторов в роторных цепях двигателей и |
ИНТЕРЕСНОЕ | |||
|