рефераты бесплатно
 

МЕНЮ


Разработка логической схемы управления двустворчатых ворот судоходного шлюза

осуществляются 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 =

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

Страницы: 1, 2, 3, 4, 5, 6, 7


ИНТЕРЕСНОЕ



© 2009 Все права защищены.