Проект модернизации электропривода скребкового конвейера ОАО «Нойзидлер Сыктывкар»

технология векторного управления без датчиков обратной связи по скорости,

быстродействующая интегрированная цепь управления, а также непосредственное

измерение тока в трех фазах гарантируют качественное управление

электродвигателем и адаптируемость преобразователя частоты даже к самым

сложным условиям применения. С другой стороны, благодаря подробным

руководствам, удобной панели управления и специализированным программным

продуктам для персонального компьютера работа с преобразователями частоты

Vacon во всех случаях не представляет сложностей.

? Преобразователи частоты Vacon ориентированы на мировой рынок. Они

изготовляются в соответствии с европейскими нормами, специалистами с

высокой квалификацией и богатым производственным опытом.

? Высокое качество обеспечивает выбором лучших технических решений и

комплектующих.

? Каждый преобразователь частоты подвергается выходному контролю и

испытаниям в предельных условиях эксплуатации.

? К каждому преобразователю частоты прилагается акт испытаний.

? Преобразователя имеют разнообразные функции.

? Предусматривается блокировка параметров, повышающая безопасность

изделия во время эксплуатации.

? Расчетный срок службы преобразователя частоты - более 500.000 часов.

Срок службы в предельных условиях эксплуатации (100% нагрузка, мак-

симальная температура окружающей среды, непрерывная работа в течении 24

часов полную неделю) составляет 50.000 часов.

Преобразователи частоты Vacon имеют малые габариты и легко встраивает

ся в различные системы.

Построенные по блочно-модульному принципу макропрограммы облегчают ввод

в эксплуатацию преобразователя частоты на различных объектах. Помимо

базовой макропрограммы в распоряжении пользователя имеются:

? Стандартная макропрограмма.

? Макропрограмма “Местное / дистанционное управление”.

? Макропрограмма с набором фиксированных скоростей.

? Макропрограмма с ПИ-регулированием.

? Универсальная макропрограмма.

? Макропрограмма управления насосами и вентиляторами (с функцией

выравнивания моторесурса агрегатов).

Преобразователи частоты Vacon отличаются большой простотой в

эксплуатации.

? Подробные руководства на русском языке, а также более чем на 20

языках.

? Благодаря макропрограммам количество параметров

настройки сведено к минимуму.

? Специализированные программные продукты и руководства можно

получать из Интернета.

? Простые в эксплуатации панели управления (стандартные, буквенно-

цифровые, графические).

? Предварительная установка основных параметров: достаточно ввести в

преобразователь частоты данные двигателя, указанные в заводской бир-

ке; остальное Vacon сделает сам.

? Удобные присоединения цепей ввода-вывода, разъемные клеммники.

? Выход RS232C для персонального компьютера.

? Сетевые адаптеры для всех локальных промышленных сетей.

Все эти преимущества делают преобразователь частоты Vacon удобным и

надёжным в эксплуатации и предоставляющим неограниченные возможности в

регулировании скорости различных производственных механизмов, в нашем

случае, скребкового конвейера.

3.4 Описание принципа работы частотного преобразователя Vacon.

В основе частотного преобразователя Vacon лежит технология векторного

управления без обратной связи, связанная с адаптивной моделью двигателя и

специализированной интегральной схемой. Работа математической модели

двигателя базируется на данных о величине тока, измеряемого в каждой фазе и

уровня рабочего напряжения, выдаваемого цепями блока управления. В модели

автоматически идентифицируются параметры электродвигателя, как для

бездатчикового векторного режима, так и для скалярного управления, при этом

отслеживаются текущие изменения параметров во времени. Векторное управление

основывается на системе координат вектора потока статора, которая слабо

восприимчива к небольшим отклонениям в измерениях показателей и параметров

двигателя, что упрощает расчёты. Цепи блока управления также осуществляют

контроль за обменом информацией по внутренним шинам и отдельными внешними

функциями, тем самым высвобождая процессор для решения других задач.

Принцип работы преобразователя заключается в следующем: трёхфазный

дроссель переменного тока с конденсатором промежуточного звена постоянного

тока образует индуктивно-ёмкостной фильтр, который совместно с диодным

мостом обеспечивает постоянное напряжение на входе инвертора на

транзисторах IGBT (биполярные транзисторы с изолированным затвором).

Дроссель переменного тока фильтрует также высокочастотные помехи приходящие

из сети в преобразователь и генерируемые преобразователем в сеть. Кроме

того, он улучшает форму кривой тока, подаваемого на преобразователь.

Инверторный мост на транзисторах формирует симметричное трёхфазное

напряжение регулируемое методом широтно-импульсной модуляции, подаваемого

на электродвигатель. Мощность, потребляемая из сети является практически

активной.

Блок прикладных функций и управления двигателем реализован с

использованием микропроцессорных средств. Микропроцессор управляет

двигателем в соответствии с замеренными значениями, уставками

соответствующих параметров, а также управляющими командами, формируемыми

цепями платы ввода-вывода и панелью управления. Блок прикладных функций в

свою очередь выдаёт команды на блок управления двигателем, который

определяет параметры коммутации транзисторов IGBT. Драйверы усиливают

управляющие сигналы, обеспечивая коммутацию IGBT модулей.

Панель управления обеспечивает связь между оператором и

преобразователем частоты. С помощью панели управления оператор может

устанавливать параметры, читать информацию о состоянии оборудования и

формировать управляющие команды.

3.5 Расчет и выбор коммутационных аппаратов, силовых кабелей, защиты и

автоматики.

Для увеличения срока работы электродвигателей необходимо технически

грамотно выбрать аппаратуру управления и защиты. Выбрать аппарат - это

значит отобрать из многих однотипных аппаратов самый экономичный,

технические данные которого полностью соответствуют условиям окружающей

среды. Кроме этого, необходимо учитывать требования техники безопасности.

Методика выбора аппаратов управления и защиты установлена руководящими

техническими материалами РТМ «Методика выбора элементов пускорегулирующей и

защитной аппаратуры электроприводов машин». Согласно этому документу

аппараты управления и защиты выбирают в зависимости от установленной

мощности и режима работы электроприемника, условий внешней среды,

технических требований и монтажного исполнения.

Выбор аппаратов защиты начинают с определения вида (принципа действия)

защиты. Неправильный выбор вида защиты может способствовать интенсивному

старению изоляции и сокращению срока службы электроприемников,

возникновению пожаров, а так же поражению людей электрическим током.

Выбор автоматов управления (магнитных пускателей, контакторов,

автоматических выключателей, рубильников) и защиты (предохранителей,

автоматических выключателей, тепловых реле) производится по номинальному

току нагрузки, номинальному напряжению и роду тока питающей сети. Чтобы

предохранители и выключатели надежно защищали электроприемники и сети от

коротких замыканий и перегрузок, они проверяются по номинальному току

плавкой вставки и соответственно току срабатывания расцепителя. Кроме того,

они должны быть проверены на селективность. Эксплуатационные требования и

условия среды в месте установки аппаратов так же должны учитываться при их

выборе.

Для управления электродвигателями длительного и повторно-

кратковременного режимов работы рекомендуется применять магнитные пускатели

и контакторы, обеспечивающие защиту их от перегрузки и нулевую защиту. Они

предназначены для частых коммутаций рабочих токов и редких отключений при

токах перегрузки. Длительная эксплуатация аппаратов обеспечивается в

условиях не только включения, но и отключения пусковых токов. Для группы

электродвигателей, служащих приводом одной машины или же ряда машин,

осуществляющих единый технологический процесс, следует, как правило,

применять общую аппаратуру управления, в остальных случаях каждый

электродвигатель должен иметь отдельные аппараты управления и защиты.

При управлении из нескольких мест необходимо предусматривать

аппараты (выключатели, переключатели), не дающие возможность дистанционного

пуска механизма или линии, остановленных на ремонт. В случаях, когда

оператор проектируемого механизма не сможет определить по состоянию

аппарата управления, включена или отключена главная цепь электродвигателя,

рекомендуется применять световую сигнализацию.

Аппараты управления следует располагать ближе к электродвигателям в

местах, удобных для обслуживания. Если с места, где установлен аппарат

управления электродвигателем, не виден приводимый им механизм и если этот

механизм имеет постоянный обслуживающий персонал, необходимо предусмотреть

следующие мероприятия для предотвращения несчастных случаев:

. установку кнопки пуска электродвигателя непосредственно у механизма;

. сигнализацию или звуковое оповещение о предстоящем пуске механизма;

. установку вблизи электродвигателя и приводимого механизма аппаратов для

аварийного отключения электродвигателя, исключающих возможность пуска.

Применение установочных автоматических выключателей

рекомендуется в цеховых распределительных устройствах на щитах подстанций

для защиты отходящих линий, если иные выключатели применять нельзя. Защиту

электродвигателей от коротких замыканий рекомендуется осуществлять с

помощью предохранителей или автоматических выключателей, а от перегрузок -

с помощью тепловых реле.

Расчёт и выбор автоматического выключателя.

Автоматические выключатели предназначены для автоматического

размыкания электрических цепей при аварийных режимах (КЗ и перегрузках),

для редких оперативных переключений (три – пять в час) при нормальных

режимах, а также для защиты электрических цепей при недопустимых снижениях

напряжения.

В нашем случае роль автоматического выключателя сводится к защите

преобразователя частоты со стороны питающей сети, т.к. все защиты

электродвигателя (перегрузка, обрыв фазы, заклинивание, тепловая защита,

защита от работы с недогрузкой, защита от сверхтока) реализуются и

контролируются преобразователем.

Технические данные преобразователя частоты Vacon 18,5 CXL4:

Pном.пр……………………………………………………..18,5 кВт.

Iном.пр. ……………………………………………………… 42А

Uном……….………….………………………………………400В.

Найдем ток теплового расцепителя: Iт.расц..? Iном.пр.

Iт.расц. = 1,1*Iн [A];

Iт.расц. = 1,1*42 = 46,2 А

Кратность тока уставки автомата Iном.пр. / Iт.расц.:

К = 42 / 46,2 = 0,9.

По этим условиям выбираем по справочнику (с.604 Федоров) автоматический

выключатель типа: АЕ2040.

Параметры выключателя:

Uн = 380 В

Iн = 50 А

Iт.расц = 46,2 А .

Для питания частотного преобразователя по схеме необходимо выбрать

магнитный пускатель.

Магнитные пускатели предназначены главным образом для дистанционного

управления асинхронным электродвигателем с короткозамкнутым ротором

мощностью до 100кВт; для пуска непосредственным подключением к сети и

останова электродвигателя (нереверсивные пускатели); для пуска, останова и

реверса электродвигателя (реверсивные пускатели). В исполнении с тепловым

реле пускатели также защищают управляемые электродвигатели от перегрузок.

Магнитный пускатель представляет собой трехполюсный контактор переменного

тока с прямоходовой магнитной системой.

Пускатели выбирают по следующим условиям:

Напряжение втягивающей катушки должно быть равно напряжению сети.

Номинальный ток пускателя должен быть больше или равным силе тока

нагрузки.

Пускатель должен обеспечивать нормальные условия коммутации.

Исполнение и степень защиты должны соответствовать условиям

окружающей среды.

Выбираем по таблице 3.6 (с.143 Коновалова) исходя из номинального тока

преобразователя магнитный пускатель типа ПМЛ-3600 с параметрами:

Параметры пускателя:

Uн = 380 В.

Iн = 63 А.

Uкат. = 220В.

Пускатель на условия коммутации проверять не нужно, так как разгон

двигателя осуществляется плавно и пусковые токи, характерные при прямом

пуске отсутствуют.

Сетевой кабель и кабель для подключения электродвигателя выбираем в

соответствии с руководством эксплуатации преобразователя и рекомендациями

завода-изготовителя для подключения частотных преобразователей Vacon:

кабели рассчитаны по номинальному току преобразователя.

По таблице руководства выбираем четырёхжильные экранированные медные

кабеля с сечением 10 мм2 ( КВВГэ - 4 *10).

Прокладка кабелей должна вестись как можно дальше от информационных

кабелей связи, если такие применяются на производстве, для наименьшего

наведения помех в них.

3.6.Конструкторская разработка

В качестве конструкторской разработки необходимо разработать схему

управления скребковым конвейером. Схема должна осуществлять дистанционное

управление включением и выключением частотного преобразователя. В схему

управления необходимо ввести потенциометр, позволяющий регулировать

напряжение в необходимых пределах, которое подаётся на вход преобразователя

для ручного регулирования скорости, а также миллиамперметр для индикации

скорости электродвигателя на пульту управления оператора. Данная схема

должна быть построена таким способом, чтобы исключить пуск двигателя, когда

не выполнены ниже перечисленные условия:

• Переключатель местного и дистанционного управления не должен находиться в

положении “0”

• Скребковый конвейер транспортирует кору на другой ленточный конвейер,

поэтому, чтобы не произошло засыпания последнего, они должны быть

сблокированны.

• Так же в схеме должно быть предусмотрено реле уровня коры в циклоне,

которое в случае закупорки коры в последнем, отключает весь механизм.

• По «Правилам устройства электроустановок» (ПУЭ) при наличии

дистанционного управления электродвигателем какого-либо механизма вблизи

последнего должен быть установлен аппарат аварийного отключения,

исключающий возможность дистанционного или автоматического пуска

электродвигателя до принудительного возврата этого аппарата в исходное

положение.

• По ПУЭ вблизи электродвигателей, которые управляются дистанционно, должна

быть предусмотрена звуковая и световая сигнализация для оповещения

технологического персонала о том, что на данную электроустановку будет

подано напряжение.

Разработанная схема представлена в графической части.

4. ОРГАНИЗАЦИОННО -ТЕХНОЛОГИЧЕСКАЯ ЧАСТЬ.

4.1. Структурная схема электротехнической службы производства.

Управление энергетики.

Начальник управления энергетики.

Заместитель начальника управления энергетики.

Начальник центральной электрической службы.

Заместитель начальника центральной электрической службы.

Начальник участка ВВС.

Начальник смены ВВС.

Начальник ЭТЛ.

Мастер ЭТЛ.

Мастер по ремонту ВВ оборудования.

Служба регулируемых приводов.

Начальник службы регулируемых приводов.

Начальник участка КДМ-21.

Начальник участка БДМ-11.

Начальник участка БДМ-14.

Начальник участка ППВ.

Начальник участка ремонтно-механического завода.

Электромонтажный участок.

Начальник электромонтажного участка.

Мастер электромонтажного участка.

4.2. Организация пусконаладочных работ после монтажа электрооборудования

Работы по наладке электроустановок являются завершающей частью

комплекса электромонтажных работ и выполняются той организацией, которая

проводит основные электромонтажные работы и несет за них ответственность.

Целью наладочных работ является обеспечение электрических параметров

и режимов работы электрооборудования, заданных проектом технических

показателей и надежности работы.

Порядок выполнения работ:

1. До начала пусконаладочных работ должны быть выполнены следующие

подготовительные мероприятия:

. изучение технической документации заводов-поставщиков

электрооборудования;

. произведены проверочные расчеты и согласование уставок реле управления и

защиты;

. подобраны необходимые инструкции и техническая литература.

2. На месте производства работ руководитель наладочных работ обеспечивает

выполнение следующих подготовительных мероприятий:

. определяет производственные помещения для лабораторий;

. совместно с руководителем монтажных работ устанавливает время начала

наладочных работ.

3. В соответствии с объемом и сроками выполнения наладки, определяется сеть

участков, бригад и звеньев на объекте.

4. Каждый участок, бригада, звено должны получить определенное задание и

срок выполнения работ.

5. Проверяется организация и экипировка рабочих мест бригады, каждое

рабочее место размещается в непосредственной близости от налаживаемого

оборудования. На рабочем месте должны быть необходимые измерительные

приборы и инструменты.

6. Временные питающие электрические сети должны соответствовать всем

правилам техники безопасности. Рабочее место должно иметь достаточное

освещение.

7. Обязанности руководителя наладочных работ по объекту определяют в

специальных должностных инструкциях.

Во время проведения наладочных работ, ведутся оперативные записи

результатов измерений и испытаний по ходу работ в соответствующий бланк

протокола, для последующей подготовки технической отчетной документации.

В проект производства наладочных работ должен быть включен отдельным

пунктом объем наладочных работ, предназначенных для выполнения монтажа

электрооборудования на объекте в специально отведенных помещениях

находящихся в близи объекта.

Порядок выполнения работ:

1. Работы, проводимые вне зоны монтажа при наличии крупных партий сложного

электрооборудования, если это предусмотрено проектом производства работ,

производится предварительная наладка электрооборудования до готовности

строительно-монтажных работ и передачи его в монтажную зону. При этом

должны быть выполнены:

. проверка и наладка всех блоков системы автоматического управления;

. проверка и наладка релейно-контактной аппаратуры и приборов релейной

защиты;

. проверка и наладка силовой части агрегата.

2. Наладочные работы, выполняемые по совместному графику с монтажными

работами:

. к началу наладочных работ непосредственно на объекте должны быть

установлены все системы управления и защиты агрегата, а также цепи

сигнализации и распределительные устройства.

Состояние помещений, на которых смонтировано электрооборудование,

подлежащее наладке, должно обеспечивать координальные и безопасные условия

производства работ.

Страницы: 1, 2, 3, 4