Механизмы и аппараты управления мостовым краном. Мостовые краны — назначение, устройство, конструктивные особенности В данной схеме

Механизмы и аппараты управления мостовым краном

Требования, предъявляемые к механизмам и аппаратам управления, четко изложены в Правилах Госгортехнадзора, поэтому ниже приведены статьи 197, 198 и 199 указанных Правил.

«197. Аппараты управления краном должны быть выполнены и установлены таким образом, чтобы управление было удобным и не затрудняло наблюдения за грузозахватным органом и грузом, а направление движения рукояток, рычагов и маховиков было рациональным и по возможности соответствовало направлению вызываемых движений. Направление вызываемых движений должно указываться на этих механизмах и аппаратах в виде штампованных (литых) надписей и стрелок. Отдельные положения рычагов, рукояток или маховиков управления должны фиксироваться и иметь обозначения.
Кнопки для реверсивного пуска каждого механизма должны иметь блокировку, исключающую одновременное включение реверсивных контакторов».

«198. Пусковые аппараты ручного управления (контроллеры, рубильники), применяемые на кран-балках, управляемых с пола, должны иметь устройство для самовозврата в нулевое положение. При использовании в этих случаях контакторов удержание их во включенном положении должно быть возможным только при непрерывном нажатии на пусковую кнопку.
Подвеска аппаратов управления должна производиться на стальном тросике такой длины, которая позволяла бы лицу, управляющему механизмом, находиться на безопасном расстоянии от поднимаемого груза. При расположении аппарата управления ниже 0,5 м от пола он должен подвешиваться на крючок, укрепленный на этом тросике, на высоте от 1 до 1,5 м.»

«199. У кранов с электрическим приводом при контроллерном управлении включение контактора защитной панели должно быть возможно только в том случае, если все контроллеры находятся в нулевом положении.»

Отправить свою хорошую работу в базу знаний просто. Используйте форму, расположенную ниже

Студенты, аспиранты, молодые ученые, использующие базу знаний в своей учебе и работе, будут вам очень благодарны.

КУРСОВОЙ ПРОЕКТ

по курсу «Теория электропривода»

« Проектирование электропривода механизма подъема мостового крана »

Введение

2. Требования к электроприводу, выбор стандартной схемы управления двигателем

3.1 Расчёт продолжительности включения

4. Проверка двигателя по скорости, выбор редуктора, приведение маховых моментов к оси двигателя

4.1 Выбор редуктора

5. Определение возможности неучета упругих связей

6.2 Расчет статических характеристик спуска

9.2 Выбор троллеев

10. Техника безопасности

Заключение

Библиографический список

Введение

электропривод кран редуктор

Важнейшими задачами в развитии металлургической промышленности является широкая механизация трудоёмких работ и автоматизация производственных процессов. В решении их значительная роль принадлежит подъемно-транспортному оборудованию и, в первую очередь, кранам, как основному средству внутрицехового транспорта.

Производительность основных цехов металлургических предприятий, например сталеплавильных, конверторных, прокатных, в значительной мере зависит от надёжности работы и производительности кранов. В то же время эффективность работы кранов существенно зависит от качественных показателей кранового электрооборудования.

Работа крана в условиях того или иного металлургического предприятия и цеха специфична и зависит от характера конкретного производственного процесса. Особые условия использования кранов металлургических цехов должны учитываться при проектировании и эксплуатации кранового электрооборудования.

На металлургических предприятиях работают мостовые краны общего назначения (крюковые, грейферные, магнитные, магнитно-грейферные) и металлургические (литейные, для раздевания слитков - стрипперные, колодцевые, посадочные и др.). Наиболее широко применяются крюковые мостовые краны общего назначения при технологических, погрузочно-разгрузочных, монтажных, ремонтных, складских и других видах работ. У этих кранов большая номенклатура типоразмеров и исполнений, их грузоподъёмность достигает 800 т., однако наиболее широко используются краны грузоподъёмностью о 5 до 320 т., имеющие от 3 до 5 двигателей.

Мостовой кран включает две основные части: мост и грузовую тележку. Кран перемещается над землёй (полом), он почти не занимает полезного объёма цеха или склада, обеспечивая в тоже время обслуживание практически любой точки помещения.

Конструктивный вид установленного крана в основном определяется спецификой цеха и его технологией. Однако многие узлы кранового оборудования, например механизма подъема и передвижения, выполняются однотипными для многих конструкций кранов. Поэтому в вопросах выбора и эксплуатации электрооборудования металлургических кранов различного назначения много общего.

1. Технические и технологические характеристики механизма

На металлургических предприятиях работают мостовые краны общего назначения (крюковые, грейферные, магнитные, магнитно-грейферные) и металлургические (литейные, для раздевания слитков, колодцевые, посадочные и др.). Конструкция кранов в основном определяется их назначением и спецификой технологического процесса.

Электрооборудование кранов металлургических цехов работает, как правило, в тяжелых условиях: повышенная запыленность и загазованность, повышенная температура или резкие колебания температуры окружающей среды, высокая влажность, влияние химических реагентов.

К электрооборудованию кранов предъявляют следующие общие требования: обеспечение высокой производительности, надежность работы, безопасность обслуживания, простота эксплуатации и ремонта и др.

Режимы работы крановых механизмов разнообразны и в основном определяются особенностью технологических процессов. При этом в ряде случаев даже однотипные краны работают в разных режимах. Неверный выбор режима при проектировании электропривода кранов ухудшает технико-экономические показатели всей установки. Так, например, выбор более тяжелого режима работы по сравнению с реальным приводит к завышению габаритов, массы и стоимости кранового электрооборудования. Выбор же более легкого режима обуславливает повышенный износ электрооборудования, частые поломки и простои. По условию, указанному в задании, механизм подъёма работает в закрытых помещениях (внутри цеха) в одну - две смены.

В цехах металлургических предприятий применяются крановые электродвигатели трёхфазного переменного тока (асинхронные) и постоянного тока (последовательного или параллельного возбуждения). Они работают, как правило, в повторно-кратковременном режиме при широком регулировании частоты вращения, причём работа их сопровождается значительными перегрузками, частыми пусками, реверсами и торможениями. Кроме того, электродвигатели крановых механизмов работают в условиях повышенной тряски и вибраций. В ряде металлургических цехов они, помимо всего этого, подвергаются воздействию высокой температуры (до 60-70 С), паров и газов.

Основные особенности крановых электродвигателей:

· исполнение обычно закрытое, изоляционные материалы имеют класс нагревостойкости F и H;

· момент инерции ротора по возможности минимальный, а номинальные частоты вращения относительно небольшие - для снижения потерь энергии при переходных процессах;

· магнитный поток относительно велик - для обеспечения большой перегрузочной способности по моменту;

· значение кратковременной перегрузки поп моменту для крановых электродвигателей переменного тока составляет 2,3 - 3,5;

· для крановых электродвигателей переменного тока за номинальный принят режим с ПВ = 40%, а для электродвигателей постоянного тока наряду с этим режимом - режим 60 минут (часовой);

· отношение максимально допустимой рабочей частоты вращения к номинальной составляет для электродвигателей постоянного тока 3,5- 4,9 , для электродвигателей переменного тока -2,5.

2. Требования к электроприводу, выбор стандартной схемы управления двигателем.

Основными критериями оценки при выборе той или иной схемы электропривода крановых механизмов являются: надежность и устойчивость работы, стоимость электрооборудования, эксплуатационные расходы, масса и габариты элементов системы, удобство её управления.

Основные механизмы таких установок, как правило, имеют реверсивный электропривод, рассчитанный для работы в интенсивном повторно-кратковременном режиме. В каждом рабочем цикле имеют место неустановившиеся режимы работы электропривода: пуски, реверсы, торможения, оказывающие существенное влияние на производительность механизма, на динамические нагрузки привода и механизму, на КПД установки и на ряд других факторов. Все эти условия предъявляют к электроприводу сложные требования, в значительной степени общие для всей группу крановых механизмов.

Дополнительными критериями оценки, свойственными крановым механизмам, являются диапазон регулирования, плавность регулирования, жесткость характеристик, допустимая нагрузка, удобство и простота обслуживания.

С точки зрения специфичности работы различаются системы управления механизмами подъёма, передвижения и поворота.

Системы управления электроприводами механизмов подъема должна обеспечивать широкий диапазон регулирования скорости. При этом спуск и подъем пустого грузозахватного устройства целесообразно осуществлять с максимальной скоростью для повышения производительности крана.

Кинематическая схема механизма подъема мостового крана приведена на рисунке 1. Буквенные обозначения: Д - электродвигатель; Т -механический тормоз; Р - редуктор; М - муфта; Б - барабан; К - канат; ГЗУ - грузозахватное устройство; Г - груз.

Рисунок 1. Кинематическая схема механизма подъема мостового крана

Для электродвигателей постоянного тока последовательного возбуждения применяются силовые кулачковые контроллеры серии КВ1-02 и магнитные контроллеры серий ПС и ДПС

В соответствии с заданием необходимо выбрать схему управления с магнитными контроллерами. Наиболее подходящим вариантом для управления электроприводом будет схема с магнитным контроллером типа ПС с командоконтроллером на 4 позиции . Схема данной системы управления приведена на рисунке 2.

Рисунок 2. Схема магнитного контроллера серии ПС

Подъем порожнего крюка осуществляется с большой скоростью, спуск - с малой. Пуск двигателя производится в функции времени. Схема предусматривает реверсирование и электрическое торможение электродвигателя. При первом положении подъема рукоятки командоконтроллера происходит выбирание слабины канатов и подъем легких грузов на малой скорости. При переводе рукоятки в последующие положения подъема осуществляется последующий пуск электродвигателя или регулирование его скорости. Контроль ускорения в схеме осуществляется с помощью реле времени КТ2 и КТ4. При переводе рукоятки в нулевое положение двигатель отключается от сети и происходит его динамическое торможение.

При неисправности механического тормоза схема предусматривает опускание груза на пониженной скорости с применением электрического торможения двигателя. При переводе рукоятки командоконтроллера из нулевого положения в первое и последующие положения спуска сопротивление постепенно выводится из цепи якоря и одновременно вводится в цепь последовательной обмотки возбуждения. Уменьшение сопротивления цепи якоря уменьшает наклон механических характеристик, а увеличение сопротивления обмотки возбуждения приводит к уменьшению потока возбуждения и увеличению скорости спуска.

Схема магнитного контроллера серии ПС имеет три защиты:

1. Максимальная токовая защита мгновенного действия, осуществляемая реле КА1 и КА2;

2. Нулевая защита, осуществляемая реле KV, предупреждает самозапуск двигателя при восстановлении внезапно исчезнувшего напряжения, если рукоятка командоконтроллера не находилась в нулевом положении;

3. Конечная защита кранового механизма, осуществляющаяся с помощью конечных выключателей SQ1 и SQ2.

3. Расчёт и построение нагрузочных диаграмм, определение ПВ% и предварительный выбор мощности электродвигателя

3. 1 Расчёт продолжительности включения

Построим циклограмму работы кранового механизма в пространстве:

Рисунок 3. Циклограмма работы кранового механизма

Для определения ПВ% необходимо рассчитать время включения и время ожидания. Общий цикл работы состоит из нескольких частей: спуск крюка, строповка, подъем крюка с грузом, движение тележки и самого моста крана, спуск крюка с грузом, снятие груза с крюка, подъём крюка.

Время для захвата или снятия груза с крюка:

с (принимаем с);

Время подъёма или спуска:

Скорость подъёма (22м/мин=0.37 м/с).

Время движения моста:

где L - длина перемещения моста, равная длине цеха (60 м),

Скорость перемещения моста (22 м/мин = 0,37 м/с).

Время движения тележки:

где W - расстояние передвижения тележки, равное ширине цеха (20 м),

Скорость перемещения тележки (24 м/мин = 0,4 м/с).

Время работы определится:

Длительность цикла:

Определим ПВ%:

Ближайшее стандартное значение ПВ: 25%, что соответствует режиму работы двигателя S3 (повторно-кратковременный).

3.2 Статические нагрузки электродвигателя механизма подъема и предварительный выбор двигателя

а) Подъем груза

Рассчитываем статическую мощность, приведённую к валу двигателя :

где G - сила тяжести полезного груза, Н;

Сила тяжести грузозахватного устройства, Н;

v - скорость подъема, м/с;

КПД подъемного механизма, учитывающий потери на трение в редукторе, барабане, подшипниках, блоках и т.д., определяется по в соответствии со значением

Произведем расчет. Значения массы грузозахватывающего устройства и грузоподъемности крана m возьмем из технологического задания:

Для механизма подъема

В соответствии с .

Таким образом,

б) Подъем пустого грузозахватного устройства

Мощность, необходимая для подъема пустого грузозахватного устройства :

где - КПД ЭП при подъеме пустого грузозахватного устройства, в соответствии с

в) Спуск груза

Момент сил трения при спуске груза определим по формуле :

где - диаметр барабана (см. технологическое задание), i - полное передаточное число промежуточных передач от вала ЭД до грузозахватного устройства.

Статический момент при силовом спуске груза :

Т.к. <0, то спуск не силовой, а тормозной. При тормозном спуске мощность определяется по формуле (КПД кранового механизма при спуске принимают приближенно равным КПД при подъеме, скорость спуска равна скорости подъема):

г) Спуск пустого грузозахватного устройства

Для определения статического момента при спуске пустого грузозахватного устройства воспользуемся формулами и , в которых примем G=0.

КПД спуска равен КПД подъема пустого груза:

Т.к. расчет предварительный и i нам не неизвестно, рассчитаем символически:

Так как >0, то спуск силовой.

Для расчета нам потребуется значение мощности: :

Мощность при силовом спуске грузозахватного устройства:

Мощности, приведенные к стандартному значению ПВ:

Расчетная эквивалентная мощность:

где - время подъема.

Номинальная мощность двигателя должна удовлетворять условию:

РН 1,15РЭКВ = 1,1535,3 = 40,595 кВт

Исходя из условий мощности предварительно выбираем двигатель Д810 с последовательным возбуждением :

номинальная мощность РН (при ПВ% = 25%) …..…………….....49 кВт;

номинальное напряжение UН ……………………………………....220 В;

номинальный ток якоря IН ………………………….……………...255 А;

номинальная частота вращения nН ………………………....520 об/мин;

максимальный вращающий момент……………………………4210 Нм;

момент инерции якоря JЯ ………………………………………..3,6 кгм2;

сопротивление обмотки якоря при 20 0С …………………….0,0232 Ом;

сопротивление обмотки возбуждения при 20 0С …………...0,0160 Ом;

сопротивление обмотки добавочных полюсов при 20 0С…...0,0122 Ом.

Универсальные характеристики двигателя Д-810 приведены на рисунке 5.

Рисунок 4. Универсальные характеристики двигателя типа Д810 с последовательным возбуждением.

На основании универсальных характеристик построим ЭМХ и МХ двигателя.

кВт; об/мин; А.

Характеристики двигателя типа Д810 с последовательным возбуждением.

Составим таблицу:

Рисунок 5. Естественная ЭМХ двигателя Д-810

Рисунок 6. Естественная МХ двигателя Д-810

По полученным значениям мощностей и величинам времени рабочих операций строим нагрузочную диаграмму мощности:

Рисунок 7. Нагрузочная диаграмма электродвигателя

4. Проверка двигателя по скорости, выбор редуктора, приведение маховых моментов к оси двигателя.

4.1 Выбор редуктора

Определим требуемое передаточное число редуктора:

Так как относительно к редукторам режим ПВ=25% считается легким, то мощность редуктора должна удовлетворять условию . Из выберем редуктор типа Ц2-650.

Параметры редуктора Ц2-650:

скорость вращения быстроходного вала……………………..600 об/мин

передаточное число редуктора………………………………………19.88

мощность при тяжелом режиме работы………………………..103,5 кВт

При данном значении передаточного числа редуктора применение полиспаста не требуется.

4.2 Расчет статических моментов

а) Статический момент при подъеме номинального груза :

б) Статический момент при подъеме пустого грузозахватного устройства :

в) Статический момент при тормозном спуске номинального груза :

г) Статический момент при силовом спуске грузозахватного устройства. Используем формулу , принимая G = 0:

д) Номинальный момент электродвигателя:

Статические моменты в долях:

4.3 Проверка двигателя по скорости

Согласно естественной МХ двигателя Д810 (рисунок 5) значению соответствует значение скорости 490 об/мин. Скорость подъема будет составлять

Разница между фактической и требуемой скоростью подъема составляет 1,5%<10%, следовательно, двигатель по скорости проходит.

4.4 Приведение моментов инерции, моментов сопротивления и жесткости каната к валу двигателя

Общий момент инерции механизма и груза, приведенный к валу двигателя:

,

где - момент инерции якоря двигателя (см. технические данные двигателя Д-810 выше);

момент инерции поступательно движущихся груза и грузозахватного устройства;

- момент инерции тормозного шкива и муфты. Обычно меньше остальных слагаемых на порядок, поэтому он не рассчитывается, а учитывается в коэффициенте, равном 1.25.

Момент инерции поступательно движущейся массы грузозахватного устройства:

Общий момент инерции грузозахватного устройства с грузом:

Момент инерции грузозахватного устройства:

Найдем радиус приведения поступательно движущихся масс:

Найдем приведенное значение момента сопротивления:

Приведенный момент потерь:

Приведенная жесткость каната между грузом и барабаном:

где - жесткость одного метра подъемного каната; - радиус приведения; - высота подъема груза. Отсюда:

5. Определение возможности не учета упругих связей

Составим расчетную схему механической части ЭП с учетом того, что имеется только одна упругая связь с конечной жесткостью (связь, представленная канатом между барабаном и грузозахватным устройством):

Размещено на http://www.allbest.ru/

Рисунок 8. Расчетная схема механической части ЭП

В данной схеме

,

где - момент инерции якоря ЭД,

- момент инерции муфты,

- суммарный момент инерции колес редуктора,

- приведенный момент инерции барабана.

Примем

Для данной расчетной схемы на основании основного уравнения движения электропривода можно записать:

На основании данной системы составим структурную схему:

Рисунок 9. Структурная схема упругой двухмассовой системы

Исследуем данную схему как объект управления. Для этого примем возмущающие воздействия и равными 0 и преобразуем схему следующим образом:

Рисунок 10. Преобразованная структурная схема упругой двухмассовой системы

В соответствии с правилами преобразования структурных схем перенесем воздействие с входа звена на его выход:

Рисунок 11. Окончательная структурная схема упругой двухмассовой системы

Передаточная функция цепи ООС:

С учетом ПФ цепи ООС определим следующие передаточные функции:

ПФ по:

Введем следующие обозначения:

соотношение моментов инерции маховых масс;

резонансная частота двухмассовой упругой системы;

резонансная частота второй маховой массы при (такое допущение оправдано, т.к. , т.е.).

С учетом введенных в рассмотрение величин ПФ по примет вид:

Для анализа свойств системы построим совместно ее асимптотическую ЛАХ и ЛФХ:

Частоты сопряжения на асимптотической ЛАХ равны резонансным частотам для первой и второй маховых масс.

Найдем соотношение частот сопряжения:

Видно, что частоты сопряжения отличаются гораздо меньше, чем на 2 октавы, следовательно, асимтотические ЛАХ можно складывать алгебраически.

Рисунок 12. Асимптотическая ЛАХ и ЛФХ системы

С учетом, т.е с учетом, упругой связью можно пренебречь. При синтезе ЭП механическая часть ЭП может быть представлена абсолютно жестким звеном, а движение ЭП определяется 1й маховой массой.

Рисунок 13. Структурная схема механической части ЭП с абсолютно жесткими связями

В этой схеме:

;

ЛАХ и ЛФХ для такой системы выглядят следующим образом:

Рисунок 14. Асимптотическая ЛАХ и ЛФХ системы с абсолютно жесткими связями

6. Расчет сопротивлений и механических характеристик

Рисунок 15. Развертка схемы магнитного контроллера серии ПС для различных положений рукоятки командоконтроллера

На рисунке 16 показаны механические характеристики электропривода с магнитным контроллером серии ПС . Каждая характеристика соответствует одному положению рукоятки командоконтроллера. Развертки схемы контроллера ПС для различных положений рукояти командоконтроллера показаны на рисунке 15 .

Рисунок 16. Механические характеристики электродвигателя при управлении магнитным контроллером серии ПС.

6.1 Расчет статических характеристик подъема

При положении рукояти командоконтроллера в позиции 1 осуществляется торможение двигателя противовключением с использованием шунтирования якоря.

Для построения пусковой диаграммы необходимо задаться токами переключения. Примем токи переключения: , . При таких значениях токов переключения сопротивления резисторов в схеме контроллера будут отличаться от рассчитанных выше.

Построим пусковую диаграмму. Для этого осуществим предварительные расчеты:

Максимальный ток переключения:

Полное сопротивление пускового реостата:

Ом

Значение скорости при полностью введенном пусковом реостате и минимальном токе переключения:

Осуществим построение пусковой диаграммы:

Рисунок 16. Пусковая диаграмма двигателя при груженом пуске

Из диаграммы видно, что пуск осуществляется в три ступени.

Соответственно, пусковой реостат будет иметь три секции с сопротивлениями:

Ом

Ом

Ом

Поскольку схема командоконтроллера предусматривает три пусковых реостата (см. рис.14) 1У, 2У, 3У, примем, что соответствует 1У, соответствует 2У, соответствует 3У,

6.2 Расчет статических характеристик спуска.

В соответствии с развертками силовых цепей двигателя при различных схемах управления все схемы спуска осуществляются в схемах с шунтированием якоря обмоткой возбуждения. Методика расчета искусственных характеристик для подобных схем приведена в .

Рассчитаем характеристики, соответствующие схемам спуска 1 - 4. Для организации схем будем использовать реостаты, сопротивления которых рассчитаны при расчете пусковой диаграммы (это делается в целях рационализации схемы управления двигателем).

Осуществим построение искусственных электромеханических характеристик для режима спуска.

Характеристика 1, обеспечивающая низкую скорость спуска при статическом моменте, близком к номинальному:

Характеристика 1

Характеристика 2:

Характеристика 3:

Характеристика 4, обеспечивающая силовой спуск грузозахватного устройства со скоростью, близкой к номинальной:

Характеристика 4

Спуск пустого грузозахватного устройства будем осуществлять по характеристике 4, которая обеспечивает силовой спуск в широком диапазоне скоростей. Спуск номинального груза будем осуществлять по характеристикам 1 - 3. Характеристика обеспечивает низкую посадочную скорость - 50 об/мин, т.е. менее 10 % от номинальной скорости.

Рисунок 18. Электромеханические характеристики спуска

Рисунок 19. Механические характеристики спуска

7. Построение переходных процессов, определение времени пуска и торможения, времени движения с установившейся скоростью

Расчет и построение переходных характеристик для тока якоря, скорости и момента при пуске осуществим методом численного интегрирования пусковой диаграммы (методом Эйлера), суть которого заключается в решении следующего уравнения:

Для этого ось скоростей разбиваем от начальной до конечной скорости на ряд интервалов (приращений) i. При сложении скорости на предыдущем интервале i-1 и приращение i, получаем текущее значение скорости i. По механической характеристике на каждом интервале определяем средние значения моментов двигателя Mi. Для каждого интервала скорости рассчитываем интервал времени ti. Текущее время:

Решив систему уравнений итерационным способом, находим все необходимые величины:

Поскольку наша пусковая диаграмма является электромеханической, т.е. построена в осях и I, то для осуществления построения по методу Эйлера необходимо перейти от значений токов к значениям моментов. Такой переход осуществим с помощью универсальных характеристик двигателя Д810 (рисунок 4).

Построение будем осуществлять как для груженого пуска (с номинальным грузом), так и для пуска без груза (нагрузкой является грузозахватное устройство). Статические моменты для этих случаев были рассчитаны выше.

7.1 Построение переходных процессов при пуске

Рисунок 20. Переходный процесс для скорости при груженом пуске

Время пуска составляет 1,68 с.

2) Построение переходного процесса для скорости, тока и момента при холостом пуске.

Рисунок 21. Переходный процесс для момента при холостом пуске

Рисунок 22. Переходный процесс для тока якоря при холостом пуске

Рисунок 23. Переходный процесс для скорости при холостом пуске

Время пуска составляет 0,222 с.

7.2 Построение переходных процессов при спуске

Рисунок 24. Переходный процесс для момента при спуске номинального груза

Рисунок 25. Переходный процесс для тока якоря при спуске номинального груза

Рисунок 26. Переходный процесс для скорости при спуске номинального груза

Время переходного процесса составляет 3,5 с.

Рисунок 27. Переходный процесс для момента при спуске пустого грузозахватного устройства

Рисунок 28. Переходный процесс для тока якоря при спуске пустого грузозахватного устройства

Рисунок 29. Переходный процесс для скорости при спуске пустого грузозахватного устройства

Время переходного процесса составляет 0,43 с.

8. Проверка правильности выбора электродвигателя

Для проверки двигателя по нагреву применяем метод эквивалентного тока.

Рассчитаем эквивалентные токи на каждом интервале времени (значения интервалов времени берутся из графиков переходных процессов для тока якоря). Участки между моментами переключения аппроксимируются трапециями, и используется соответствующая формула.

1) С грузом: А) Пуск

(время действия t=0.69 c);

(время действия t=0.1c);

(время действия t=0.03c);

(время действия t=0.863 c);

Б) Подъем:

t=32,43-(1,682+3,5)=27,25 с (время действия номинального тока определится как разность между временем подъема и временем переходных процессов пуска и торможения);

(время действия t=0,03c);

(время действия t=0,178 c);

(время действия t=2,95c);

(время действия t=3,5 c);

время действия 35,48 с

2) Без груза:

(время действия t=0.13c);

(время действия t=0.2c);

Б) Подъем пустого грузозахватного устройства:

(время действия t=32,43);

В) Переходные процессы при спуске:

(время действия t=0,43c);

Г) Спуск пустого грузозахватного устройства

время действия t=32,43

Находим общий эквивалентный ток:

Находим итоговый эквивалентный ток за время всего цикла:

Получаем: двигатель по нагреву проходит. Следовательно, двигатель Д810 для данного привода выбран правильно.

9. Выбор троллеев и резисторов

9.1 Выбор пускорегулирующих резисторов

В качестве пускорегулирующих резисторов по выберем ящики с ленточными фехралевыми резисторами типа НФ-1А, рассчитанных на длительный ток 400 А. Поскольку подобные ящики имеют несколько ступеней с различными сопротивлениями, то их комбинацией могут быть достигнуты требуемые значения сопротивлений.

9.2 Выбор троллеев

Для крановых электродвигателей возможно применение токоподвода различных типов. В качестве токоподвода для нашего двигателя выберем жесткий троллейный как наиболее надежный и дешевый, а также обеспечивающий малый износ при ПВ порядка 40 %.

Токоподвод будет выполнен в виде системы вспомогательных троллеев, расположенных вдоль моста. В качестве основного конструкционного элемента троллеев выберем стальные уголки размером 50х50х5 мм .

В качестве токоприемника выберем токоприемник типа ТКН-9А-1У1, рассчитанных на номинальный ток 400 А .

10. Техника безопасности

При обслуживании и ремонте кранового электрооборудования следует строго руководствоваться Правилами технической эксплуатации электроустановок потребителей, Межотраслевыми правилами по охране труда при эксплуатации электроустановок, Правилами устройства электроустановок, Правилами устройства и безопасной эксплуатации грузоподъёмных машин и местными инструкциями в условиях конкретного цеха

Если работа на электродвигателе связана с прикосновением к токоведущим и вращающимся частям, электродвигатель должен быть отключен с выполнением технических мероприятий, предотвращающих его ошибочное включение. Не допускается снятие ограждения вращающихся частей двигателя.

При выполнении любых работ на электродвигателе напряжение должно быть снято со всего электрооборудования крана, допускается установка заземления на время производства работ. На коммутационных аппаратах, осуществляющих подачу напряжения на электрооборудование крана, должно быть вывешено предупреждение “Не включать, работают люди”.

Напряжение на шинах распределительных устройств должно поддерживаться в пределах 100-105%. Не рекомендуется использовать электродвигатель при питающем напряжении ниже 90% и выше 110% от номинального.

На электродвигателе должен контролироваться ток якоря, что обеспечивается соответствующим включением амперметров.

На щитках и групповых сборках кранового электрооборудования должны быть предусмотрены вольтметры или сигнальные лампы.

Повторное включение электродвигателя в случае отключения его основными защитами разрешается после обследования и проведения контрольных измерений сопротивления изоляции.

Повторное включение электродвигателя в случае действия резервных защит до выяснения причины отключения не допускается.

Электродвигатель должны быть немедленно отключен от сети в следующих случаях:

При несчастных случаях с людьми;

Появлении дыма или огня из корпуса электродвигателя, а также из его пускорегулирующей аппаратуры и устройства возбуждения;

Поломке приводного механизма;

Резком увеличении вибрации подшипников агрегата;

Перегреве подшипников.

Порядок включения электродвигателя для опробования после ремонта или ТО должен быть следующим:

Производитель работ удаляет бригаду с места работы, оформляет окончание работы и сдает наряд оперативному персоналу;

Оперативный персонал снимает установленные заземления, плакаты, выполняет сборку схемы.

После опробования при необходимости продолжения работы на электродвигателе оперативный персонал вновь подготавливает рабочее место и бригада по наряду повторно допускается к работе на электродвигателе.

Безопасность обслуживания и работы крана в значительной мере зависит от умения крановщика правильно работать с контроллерами и командоконтроллерами.

Все работы по ремонту контроллеров следует вести при полностью снятом напряжении, отключив рубильник главной цепи.

При осмотре и проверке цепей управления кранового электрооборудования следует обратить особое внимание на состояние блокировочных контактов люка и боковых дверей выхода на мост, так как при выходе на мост с помощью этих контактов выполняется ответственная операция - снимается напряжение всех токоведущих частей, находящихся на мосту.

При ремонте главных троллеев крана работа производится следующим образом:

Если на кране кабина машиниста расположена со стороны главных троллеев, то ремонт их производят с переносных лесов.

Если же кабина расположена в середине моста или в стороне противоположной главным троллеям, то ремонт производят с лесов, находящихся на самом мосту.

На время ремонта главных троллеев рубильник распределительного пункта, от которого питается кран, должен быть отключен и на приводе его должен быть вывешен плакат «Не включать, на троллеях работают люди». Главные троллеи должны быть обязательно закорочены и заземлены.

Заключение

Согласно технологическому заданию, был спроектирован электропривод механизма подъема мостового крана, отвечающий всем требованиям задания. Отклонение скорости подъема от заданной составляет менее 10%, электродвигатель проходит по нагреву, что обеспечивает его долговременную работу. Троллеи выбраны из расчета наибольшей надежности и долговечности службы.

Выбранная схема управления двигателем предусматривает реверсирование и электрическое торможение электродвигателя

Схема магнитного контроллера серии ПС имеет три защиты: максимальную токовую защиту мгновенного действия; нулевую защиту, предупреждающую самозапуск двигателя при восстановлении внезапно исчезнувшего напряжения; конечную защиту кранового механизма.

К достоинствам этой схемы можно отнести то, что для управления контроллером требуются малые усилия со стороны оператора; для управления контроллером в кабине оператора размещаются, как правило, только малогабаритные командоконтроллеры - это позволяет уменьшить размеры кабины и максимально увеличить обзор рабочего пространства.

Таким образом, спроектированный электропривод отвечает всем технологическим требованиям, имеет высокую надежность и долговечность службы, обеспечена максимально возможная простота управления механизмом для оператора.

Библиографический список

1. “Электрооборудование кранов металлургических предприятий” [Текст] /Б. М. Рапутов - М.: “Металлургия”, 1990 - 272 с.

2. “Электрооборудование металлургических кранов” [Текст]/ Б. М. Рапутов - М.: “Металлургия”, 1977 - 248 c.

3. “Краново-металлургические и экскаваторные двигатели постоянного тока. Справочник” [Текст]/Ю. В. Алексеев, А. А. Рабинович - М.: Энергоатомиздат, 1985 - 168 с.

4. “Характеристики двигателей в электроприводе” [Текст] / С. П. Вешеневский - М.: “Энергия”, 1966 - 400 с.

5. “Основы автоматизированного электропривода” [Текст] / М. Г. Чиликин, М. М. Соколов, В. М. Терехов, А. В. Шинянский - М.: “Энергия”, 1974 - 568 с.

6. “Теория электропривода” [Текст] / В. И. Ключев - М.: Энергоатомиздат, 1985 - 560 с.

7. “Основы электропривода” [Текст] / В. П. Андреев, Ю. А. Сабинин - М.: Государственное энергетическое издательство, 1963 - 772 с.

8. “Сборник задач по теории электропривода” [Текст] / В. П. Есаков, В. И. Торопов - М.: ВШ, 1969 - 264 с.

9. “Редукторы. Справочник” [Текст]/ Ю. В. Краузе - М.: Машиностроение, 1974 - 231 с.

10. Межотраслевые правила по охране труда (правила безопасности) при эксплуатации электроустановок [Текст]. - Новосибирск: Сибирское университетское издательство, 2009 - 144 с.

11. Правила технической эксплуатации электроустановок потребителей - Новосибирск: Сибирское университетское издательство, 2008 - 252 с.

12. Правила устройства и безопасности эксплуатации грузоподъемных кранов. - М.: Росгортехиздат, 1974. - 192 с.

Размещено на Allbest.ru

Подобные документы

Выбор редуктора, троллеев и резисторов электродвигателя. Его проверка по скорости. Определение возможности неучета упругих связей, времени пуска, торможения и движения. Расчет сопротивлений и механических характеристик. Построение переходных процессов.

курсовая работа , добавлен 24.09.2013


Выбор двигателя и редуктора, расчет схем включения двигателя, расчет и построение его естественной и искусственных механических характеристик при пуске и торможении. Анализ способа расчета переходных режимов при пуске и торможении электропривода.

курсовая работа , добавлен 12.04.2013


Разработка электропривода механизма подъема мостового подъемного крана с заданными параметрами скорости подъема, а также его система управления. Выбор двигателя постоянного тока и расчет его параметров. Широтно-импульсный преобразователь: расчет системы.

курсовая работа , добавлен 23.09.2008


Расчет моментов статического сопротивления, выбор редуктора, двигателя, преобразователя частоты. Требования, предъявляемые к электроприводу. Расчет приведенных статических моментов и коэффициента жесткости. Проверка двигателя по производительности.

курсовая работа , добавлен 28.11.2012


Предварительный расчет мощности электродвигателя, определение передаточного числа редуктора. Построение тахограммы и нагрузочных диаграмм, проверка двигателя по перегрузочной способности и мощности. Расчет и построение механических характеристик привода.

курсовая работа , добавлен 24.09.2010


Выбор схемы подвеса груза, крюковой подвески, каната. Определение размеров барабана. Проверка двигателя на перегрузку. Проектирование и расчет механизма передвижения. Выбор двигателя и редуктора. Проверка на буксование. Расчет болтового соединения.

курсовая работа , добавлен 30.03.2015


Расчет механизма подъема тележки мостового электрического крана. Выбор кинематической схемы механизма, крюковой подвески, каната. Установка верхних блоков, барабана и уравнительного балансира. Выбор двигателя, редуктора, тормоза, соединительной муфты.

курсовая работа , добавлен 17.10.2013


Общие сведения о литейных кранах мостового типа. Проект механизма подъема груза; выбор кинематической схемы, крановой подвески, каната. Расчет двигателя, передачи, муфты, тормоза. Проверка двигателя механизма передвижения тележки на разгон и торможение.

курсовая работа , добавлен 26.06.2014


Предварительный выбор мощности и типа электродвигателя. Расчет и построение статических естественных механических характеристик электродвигатели для различных режимов его работы. Выбор электрической схемы электропривода и ее элементов, проверка двигателя.

курсовая работа , добавлен 17.10.2011


Расчет механизма подъема: выбор полипаста и расчет каната. Определение размеров блоков и барабана. Подбор болтов крепления прижимной планки. Подбор подшипников, двигателя, редуктора, тормоза, муфты для соединения вала двигателя с валом редуктора.

Электрические схемы мостовых кранов

Электрические схемы бывают принципиальные или элементные, монтажные или маркированные. Принципиальные схемы отражают взаимодействие элементов электрооборудования, указывают последовательность пппупжирния тпкя по силовым цепям и аппаратам

управления. Пользоваться принципиальными схемами удобно при ремонте и наладке. Аппаратура в них просто и четко разбита на отдельные самостоятельные цепи, и они легко запоминаются. Электрические цепи на принципиальных схемах подразделяются на силовые, изображаемые толстыми линиями, и цепи управления, выполненные тонкими линиями. На монтажных или маркированных схемах в отличие от принципиальных изображают электрическую проводку крана и взаимное расположение электрооборудования.

Электрическая защита. В качестве электрической защиты, как уже отмечалось выше, применяются защитные панели ПЗКБ-160 и ПЗКН-150. Некоторые заводы выполняют защитные панели собственной сборки. Независимо от этого каждая такая сборка представляет собой укомплектованную панель, на которой смонтированы: трехполюсный рубильник, предохранители цепи управления, трехполюсный контактор, реле максимального тока, контактные зажимы цепей управления и линейных проводов, пусковая кнопка и трансформатор цепей управления.

Рассмотрим электрическую схему защитной панели ПЗКБ-160 (рис. 36). Цепь управления показана тонкими линиями, силовая цепь - жирными линиями. Пояснение схемы силовой цепи будет дано ниже. В данный момент рассмотрим схему цепи управления без элементов, расположенных правее пунктирной линии, соединяющей точки.

Из приведенной схемы видно, что подача напряжения к катушке контактора Л возможна после нажатия на кнопку KB, когда рукоятки всех контроллеров КП, КТ, КМ поставлены в нулевое положение, включен аварийный выключатель АВ, замкнуты контакт люка КЛ, контакт дверей кабины КД, включена ключ-марка КМ и замкнуты контакты максимального реле MP. После включения линейного контактора Л замыкаются его блок-контакты Л в цепи управления, шунтирующие кнопку КВ. При этом создается замкнутая цепь: провод Л1, катушка Л, контакты MP, КМ, КД, KЛ, АВ, КМ, КВМН, КВТН, КТ, КП, блок-контакт Л, провод Л2.

При выводе контроллеров из нулевого положения в рабочее цепь не размыкается, так как ток проходит не через нулевые контакты контроллеров, а через цепь с блок-контактом Л, и катушка линейного контактора запитывается по параллельной цепи.

Рис. 1. Электрическая схема защиты кранов.

Вторая замкнутая цепь образуется при включении контакторов ВМ или НМ, что осуществляется контактами контроллера передвижения К11М или К9М. При этом в цепи размыкаются контакты взаимной блокировки НМ или ВМ, предохраняющие от одновременного включения этих контакторов.

При срабатывании конечных выключателей механизма передвижения моста КВМН, КВМВ линейный контактор Л не отпадает, а отключается только контактор направления ВМ или НМ и механизм передвижения останавливается. Линейный контактор отключится при срабатывании любого другого концевого выключателя или прибора безопасности. В этом случае отключаются контакты Л в силовой цепи и механизмы обесточиваются. Для пуска рукоятки контроллеров необходимо снова поставить в нулевое положение и нажать на кнопку КВ.

Реверсирование. Для реверсирования, т.е. изменения направления вращения двигателей, применяют контакторы или реверсивные магнитные пускатели. На рис. 37, а показана схема реверсивной контакторной панели, а на рис. 2 - схема реверсивного магнитного пускателя. Для реверсирования двигателей достаточно двух двухполюсных контакторов. При повороте рукоятки контроллера подается напряжение в цепь управления и включается катушка, которая замыкает верхнюю пару контактов линии 1-11 и 3-12. При этом двигатель вращается в направлении Вперед. При подаче напряжения в цепь управления, что соответствует повороту контроллера в противоположную сторону, включаются катушка Я и нижняя пара силовых контактов, замыкая линии 1-12 и 3-11. В этом случае двигатель вращается в направлении Назад.

Рис. 2. Схема реверсирования. а - с помощью контакторной панели: б - с помощью магнитных пускателей.

Реверсивный магнитный пускатель состоит из двух трехполюсных пускателей, имеющих взаимную механическую и электрическую блокировку. При замыкании контактов универсального переключателя VII включается катушка В пускателя и соответствующими силовыми контактами В замыкаются линии 1-12, 2-13, 3-11. Двигатель вращается в одну сторону. При включении катушки Н замыкаются линии 1-11, 2-13, 3-12, что вызывает изменение порядка чередования фаз электродвигателя, поэтому он вращается в противоположную сторону.

Управление электроприводом. Как указывалось выше, для смягчения пусковых характеристик механизмов применяют пусковые резисторы.

Пусковыми резисторами управляют: – прямым способом, при котором цепи сопротивлений подключаются непосредственно к зажимам контроллера, установленного в кабине крана; – дистанционным способом, когда цепи резисторов включаются контакторами магнитной панели, управляемой с помощью командоконтроллера, установленного в кабине.

На рис. 3 приведена схема управления электроприводом крана прямым способом. На схеме показаны контроллер КМ типа ККТ-62А, два пусковых резистора ПС1 и ПС2 типа НФ-2А, два двигателя Ml и МЗ и два электрогидротолкателя тормоза М2, М4. На первой позиции контроллера обмотки роторов замыкаются на полный комплект сопротивлений, на второй позиции включаются контакты контроллера, часть резистора отключается. Двигатель переходит на более жесткую характеристику, его частота вращения возрастает и т. д. На пятой позиции контроллера все резисторы отключены, обмотки роторов замкнуты накоротко, двигатели работают на естественных характеристиках, где скорость достигает наибольшего значения.

В качестве примера дистанционного способа регулирования пуска электродвигателя с фазным ротором на рис. 4 приведена электрическая схема управления механизма передвижения. Управляют пуском электродвигателя и регулируют частоту вращения в этом случае с помощью контроллера КК типа ККТ-61А. Однако здесь контроллер работает в цепи управления как командоконтроллер, а пускорегулирующие резисторы коммутируют с помощью магнитного контроллера. При включении рубильника В напряжение через катушки реле максимального тока РТ1 и РТ2 подается к неподвижным контактам контакторов К1 и К2. На нулевой позиции ком андоконтроллера КК втягивающая катушка промежуточного реле Р1 получает питание по цепи: провод 010, замкнутые контакты КК, УП1, РТ1, РТ2, УП1, провод 037. Реле Р1 замыкает свои контакты в цепях 020-023 и 025-036.

Рис. 3. Схема управления электроприводом крана прямым способом.

Рис. 4. Схема управления электроприводом дистанционным способом. а - силовая цепь; б - цепь управления.

При установке рукоятки командоконтроллера КК на первую позицию положения Вперед замыкается контактор К1 - При этом включаются электродвигатели Ml, МЗ, М5 и М7 механизма передвижения и М2, М4, Мб, М8 гидротолкателей тормозов. При переводе командоконтроллера на вторую позицию питание получает катушка контактора Кб, который замыкает секции пусковых резисторов в цепях роторов двигателей передвижения. Дальнейший поворот рукоятки контроллера последовательно включает катушки контакторов К7, К8 и К9. На последней позиции все сопротивления зашунтированы, т.е. роторы электродвигателей замкнуты накоротко, поэтому двигатели работают на естественных характеристиках. При переводе рукоятки командоконтроллера КК в сторону Назад на первой позиции включается катушка контактора К2. В результате изменения порядка подключения фаз двигатели вращаются в обратную сторону.

При срабатывании каждого из реле РТ1 и РТ2 на любой позиции контроллера размыкается размыкающий контакт одного из этих реле, катушка Р1 окажется обесточенной и разомкнет свои контакты в цепи катушек K1, К2. Силовая цепь окажется разомкнутой, кран остановится. Дальнейший пуск электропривода станет возможным только после возвращения рукоятки командоконтроллера в нулевое положение.

Особенности управления магнитным контроллером типа ТСАЗ-160. У магнитных контроллеров ТСА и КС первое и второе положения контроллера служат для спуска с пониженной скоростью грузов выше 50% от номинального. При этом на первом положении спуска возможна работа только с номинальным грузом. Для спуска тяжелых грузов на первом и втором положениях необходимо включить педаль НП. Тогда в первом положении включается реле 1РУ, 2РУ. Включатся при нажатой педали и контактор противовключения П, контактор В, контактор пуска КП, контактор тормоза Т и реле блокировки РБ.

При втором положении командоконтроллера контактор П противовключения отключается. На первом и втором положениях двигатель работает в режиме противовключения.

Груз массой, меньшей 50% номинального, на первом и втором положениях командоконтроллера опускаться не будет. Его опускание возможно только в третьем положении командоконтроллера. В третьем положении командоконтроллера включаются контакторы Н и О. Это вызывает включение двигателя в режим однофазного торможения. Контакторы Я и О включают реле блокировки РБ, которое включает контактор Т - механизм растормаживается. Цепь контакторов В и КП разорвана блок-контактами Я и О. В этом же положении последовательно включаются контакторы 1У, 2У. Контактор 2У разрывает цепь реле 1РУ, которое в свою очередь включает с выдержкой времени контакторы ЗУ и 4У, т.е. заворачиваются пусковые резисторы.

Рис. 5. Принципиальная схема электропривода подъема с магнитным контроллером ТСАЗ-160. а - силовая цепь; б - цепь управления; М двигатель; ТМ - тормозной магнит; Т - контактор тормозного магнита; КП- контактор пуска; В, Н- контакторы направления вращения двигателя; О - контактор однофазного торможения; П - контактор противовключения; 1У-4У- контакторы ускорения; MP - реле максимального тока; РБ - реле блокировочное; 1РУ, 2РУ - реле ускорения; КВВ, КВН - конечные выключатели; ВС - выпрямитель селеновый; R1-R2 - добавочные резисторы; НП - ножная педаль; Р - рубильник; 1П, 2П - предохранители.

На рисунке 11.1 приведена схема наиболее распространенного в промышленности мостового крана, состоящего из следующих составных частей: кабины управления 1 , механизма передвижения крана 2 , кабеля электропитания грузовой тележки 3, электрооборудования 4 , моста крана 5 , грузовой тележки 6 , уста­новки главного токоприемника 7 , кабины для обслуживания трол­леев 8.

Рисунок 11.1

Крановый мост опирается на ходовые колеса и перемещается по подкрановым путям, уложенным на выступах верхней части стены цеха. Ходовые колеса крана приводятся во вращение механизмами передвижения крана, которые состоят из раздельных приводов, установленных на площадках пролетного строения моста.

Тележка движется по двум рельсам, закрепленным на глав­ных балках моста. Электрооборудование размещено на площадках моста, на тележке и в кабине управления. Питание крана осуще­ствляется через жесткие уголковые троллеи, размещенные вдоль подкрановых путей.

Питание механизмов тележки осуществляется через гибкий кабель, подвешенный на специальном монорельсовом пути при помощи подвижных кареток.

Режим работы грузоподъемной машины циклический. Цикл состоит из перемещения груза по заданной траектории и возврата машины в исходное положение для нового цикла. В цикле работы крана время включения (работы) любого из его механизмов чередуется с временем пауз этого механизма (пока включен другой механизм, происходит застроповка или расстроповка груза либо технологическая пауза).

В настоящее время применяются различные системы управления электроприводами мостовых кранов. Одной из наиболее совершенных является система электроприводов переменного тока с частотными преобразователями и управлением от контроллера, схема которой показана на рисунок 11.1. В качестве частотных преобразователей используются преобразователи MOVITRAC -31 С110-503-4-00 и С370-503-4-00 фирмы SEWErodrive , которые выполняются с промежуточным звеном постоянного тока и синусоидальной широтно-импульсной модуляцией (ШИМ) выходного напряжения инвертора. Устройства подключаются непосредственно к трехфазной сети переменного тока напряжением от 3×380 до 3×500 В и частотой 50 (60) Гц. Они обеспечивают изменение трехфазного выходного напряжения до значения напряжения сети с пропорционально увеличивающейся выходной частотой до настраиваемого значения базовой частоты, находящейся в интервале 50...150 Гц (для специальных характеристик от 5 до 400 Гц). Эта особенность позволяет управлять трехфаз­ными АД с постоянным моментом до достижения номинальной частоты, а выше нее – с постоянной мощностью.

Пост оператора реализован на базе клавишной панели FBG 31С-01, в состав которой входят текстовый дисплей с подсвет­кой, тремя языками на выбор и мембранная панель с шестью клавишами. На дисплей выводятся расширенное и краткое меню параметров. Клавишная панель обеспечивает: отображение выход­ной частоты, тока, температуры и других измеряемых величин; фиксацию неисправностей; считывание и коррекцию всех пара­метров; сохранение данных. Для управления механизмами подъема и передвижения исполь­зуются эргономичные ручные манипуляторы типа «джойстик».

Система управления электроприводами мостового крана реа­лизована на контроллере с возможностью его связи с ПК по пос­ледовательному интерфейсу RS-485 для обмена информацией с верхним уровнем управления и уровнем дистанционного управ­ления.

11.2.2 Система управления козловым краном

Козловые краны применяют в основном при строительстве зда­ний, погрузке и разгрузке судов в морских или речных портах. Выполнение погрузочно-разгрузочных и других видов работ обес­печивают несколько электроприводов различной мощности. В ка­честве приводов применяют электродвигатели переменного тока с регулированием от преобразователя частоты. Рассмотрим систе­му управления козловым (портальным) полноповоротным кра­ном типа «Сокол».

Схема крана представлена на рисунке 11.2, где 1 – механизм разво­рота грузовой траверсы; 2 – механизм изменения вылета стрелы; 3- машинное отделение; 4,8 – механизмы поворота; 5 - барабан для намотки кабеля; 6 - кабина; 7 – центральный токосъемник; 9, 15 - тупиковые концевые выключатели; 10 - концевой выклю­чатель кабеля; 11,14 - механизмы передвижения; 12,13 - рельсо­вые захваты; 16 - концевой выключатель перепасовки.

Рисунок 11.2

В машинном отделении размещаются: пульт управления, стан­ция оператора (дисплей ОР27), электродвигатели переменного тока механизмов подъема и механизма замыкания, электродвигатели вентиляторов, толкатели тормозов, преобразователи частоты, кон­троллер с интеллектуальными модулями ввода и вывода, кабель­ный канал связи контроллера с пультами управления, станция управления замыканием грейфера.

Система управления краном построена на базе контроллера SIMATIC S 7-400 фирмы Siemens . Все управление ме­ханизмами осуществляется с использованием промышленных се­тей Sinec L 2 и Profibus - DP . Связь основных подсистем системы управления осуществляется посредством интеллектуального мо­дуля ЕТ200Н и вышеперечисленных сетей. Система управления реализует следующие алгоритмы работы: управление подъемным и замыкающим приводом крана, управление стрелой, управление поворотом, управление передви­жением крана, управление рельсовыми захватами, одновремен­ная работа нескольких механизмов, аварийный режим.

Системы управления лифтами

Основными частями лиф­та являются: лебедка, каби­на, противовес, направляю­щие для кабины и противо­веса, двери шахты, ограни­читель скорости, тяговые ка­наты и канат ограничителя скорости, узлы и детали при­ямка, электрооборудование (включая систему управления).

В механизмах подъема лифтов применяют различные типы элек­троприводов.

В нерегулируемом приводе используют одно- и двухскоростные двигатели переменного тока. Односкоростной нерегулируемый асинхронный привод применяется в тихоходных лифтах с невысокими требованиями к точности остановки кабины. Силовая схе­ма привода включает в себя односкоростной асинхронный двига­тель с короткозамкнутым ротором. Контакторы обеспечивают вклю­чение двигателя для движения кабины вверх и вниз за счет изме­нения чередования фаз питающего напряжения. Электромагнит­ный тормоз получает питание через выпрямитель и обеспечивает отпускание тормоза при включении привода и ввод в действие тормоза при отключении привода, когда кабина подходит к этажу назначения.

В двухскоростном асинхронном приводе лифта используется двигатель с короткозамкнутым ротором и двумя статорными обмотками большой и малой скорости. В обмотке малой скорости лифтовых двигателей число пар полюсов обычно в три, четыре или шесть раз превышает число пар полюсов обмотки большой скорости, что обусловливает уменьшенную в такое же число раз синхронную скорость.

Регулируемый привод постоянного тока обеспечивает аналогич­ные условия и применяется для формирования диаграммы дви­жения кабины лифта, близкой к оптимальной, а также высокую точность остановки кабины.

В современных лифтах используются два принципа управления: разомкнутый и замкнутый. При разомкнутом принципе для управления приводом лебедки используются сигналы, формируемые в логической управляющей системе (станции управления). Возможные изменения параметров кабины и лебедки в процессе работы не учитываются.

Замкнутый принцип позволяет учитывать все изменения парамет­ров и управлять приводом по сигналам, получаемым от логичес­кой управляющей системы, а также учитывать результаты функ­ционирования привода. Вследствие этого система управления приводом дает возможность увеличить точность останов­ки, повысить плавность движения кабины.

Система частотного регулирования ско­рости асинхронного электропривода OVF 20 фирмы Otis выполнена на основе ШИМ и состоит из двух основных узлов: управляющей платы МСВ II и силовой части. Функциональная схема OVF 20 представлена на рис. 11.3.

Си­ловая часть состоит из схемы подключения к электрической сети и преобразователя, состоящего из неуправляемого трехфазного двухполупериодного выпрямителя, линии связи по постоянному току и трехфазного инвертора. Напряжение трехфазной электрической сети выпрямляется и сглаживается фильтром в линии связи по постоянному току, пос­ле чего транзисторный инвертор с помощью заданной последовательности коммутации IGBT -транзисторов преобразует напряжение посто­янного тока посредством ШИМ в трехфазное переменное напря­жение с переменной частотой. Транзисторы обеспечивают высо­кую скорость переключения (с несущей частотой 10 кГц).

Рисунок 11.3

Информация о выходных значениях принимается с датчика скорости BR, находящегося на валу электродвигателя. Применя­ется двухканальный (трековый) энкодер со сдвигом фаз сигналов на 90° GBA 633 A 1 (по 1024 импульса на каждый трек). Контроллер MCS 220 обменивается сигналами с OVF 20 (сигнал управления VI ... V 4 , кодируемый четырьмя бита­ми; UIB , DIB , NOR – сигналы, кодируемые одним битом каждый; сигналы текущего состояния лифта DS 1 ... DS 3 , кодируемые тремя битами). Сигналы UIB , DIB , NOR представляют собой дан­ные, определяющие начальное состояние системы OVF 20 перед работой, т. е. лифт работает в режиме обучения «вверх-вниз» или в нормальном режиме.

Замкнутый контур контроля скорости гарантирует точное и комфортное поведение привода в каждый момент работы. Изме­ренная скорость электродвигателя вводится в регулятор скорости типа ПИ-регулятора. Динамическая точность регулирования ско­рости (время устранения системой регулирования ошибки по ско­рости) высока.

Алгоритм работы системы управления (рисунок 11.4) состоит из основного алгоритма, алгоритма подпрограмм, реализующих различные ре­жимы работы системы управления (ревизии, деблокировки, управления из машинного помещения, нормальной работы, по­жарной опасности), и алгоритмов дополнительных подпрограмм, реализующих типовые действия, производимые в режиме нор­мальной работы (движение лифта по приказу, остановка каби­ны на этаже).

Рисунок 11.4

Алгоритм начинается с включения лифта и работу (блок 1 ), после чего начинается постоянный контроль цепи безопасности (2 ). Если цепь разомкнута, происходит ава­ рийная остановка лифта (3 ). В зависимости от причины аварийной остановки применяется режим деблокировки (5 ), если кабина лифта установилась на ловители или конечные выключатели, либо производится определение и устранение другого рода сбоя в системе (6 ). Блоки 7...9 определяют необходимость вклю­чения того или иного режима работы лифта, блоки 10...12 реа­лизуют соответствующие подпрограммы. Программа продолжает свою работу до тех пор, пока не будет выполнен принудитель­ный останов лифта.

Схема алгоритма подпрограммы, реализующей режим нормаль­ной работы, приведена на рисунке 11.5.

Рисунок 11.5

В этом режиме производятся контроль пожарной безопасности (2 ), регистрация и выполнение всех вызовов и приказов, контроль загруженности кабины. Этот алгоритм составлен с учетом работы системы с собирательным управлением вниз, т.е. выполняются попутные вызовы при движении кабины вниз (если загрузка менее 90 % от номинальной), Таким образом, в подпрограмме реализуются ожидание и регист­рация вызова (3 , 4 ), проверка нахождения кабины лифта на этаже вызова (5 ). В зависимости от этого осуществляется открытие дверей кабины с последующей работой лифта по приказу (6, 7 ) или проверяется условие занятости кабины (8 ). Если кабина сво­бодна, то блоки 9… 20 осуществляют выбор направления движе­ния кабины и в зависимости от этого после получения приказа выполняются попутные вызовы при движении вниз (если они за­регистрированы) (14... 20 ) или движение кабины на наивысший из этажей, с которых поступили вызовы, а затем после получе­ния приказа собирательное управление для движения вниз.

Если при регистрации вызова кабина занята, вызов выполня­ется при попутном следовании кабины при условии, что она за­гружена менее чем на 90 % номинальной загрузки. В противном случае (рисунок 11.6) ожидают, пока кабина не освободится или не проследует в попутном направлении, загруженная менее чем на 90% (21 ...29 ).

К аппаратам управления крановыми электродвигателями относятся кулачковые и барабанные контроллеры, контакторы, реле управления, магнитные контроллеры и крановые командоконтроллеры. Контроллеры барабанные и кулачковые служат для пуска, реверсирования и регулирования скорости электродвигателей, установленных на кране. Управление этими контроллерами осуществляется вручную, для чего они снабжаются штурвалами или рукояткой. Барабанные контроллеры сняты с производства и в эксплуатации находятся лишь ранее выпущенные или импортные.

Кулачковый контроллер состоит из корпуса, в который встроены кулачковый барабан и рейка с набором кулачковых элементов. Кулачковый барабан представляет собой стальной вал с закрепленными на нем пластмассовыми фасонными шайбами, который вращается в шариковых подшипниках. Кулачковые элементы главного тока и цепи управления закрепляются на стальной рейке, которая в свою очередь крепится к чугунным основаниям корпуса. При проворачивании кулачкового барабана с помощью насаженного на него штурвала производится, замыкание и размыкание кулачковых элементов. При повороте маховика контроллера большое значение имеет четкая фиксация кулачкового барабана в положениях, соответствующих полному замыканию или полному размыканию контактов. Для этой цели в контроллере предусмотрено фиксирующее устройство (рис. 7. 1). Фиксация положения осуществляется роликом 1, который западает во впадины храповика 2 под воздействием пружины 3. Если барабан не доведен крановщиком до фиксированного положения, ролик собачки 4, прижимаемый сильной пружиной, создает дополнительное усилие, заставляющее барабан повернуться либо обратно на предыдущее положение, либо вперед на следующее. Направление вызываемых движений (например, «вверх», «вниз») должно быть указано на контроллере в виде штампованных (литых) надписей и стрелок. Допускается выполнение надписей и стрелок другим способом, обеспечивающим их сохранность, например способом фотохимического травления (письмо Госгортехнадзора СССР № C9-13-15 г/217 от 1 марта 1972 г.).

Контактором называется аппарат с электромагнитным приводом, предназначенный для включения к отключения силовых электрических цепей под нагрузкой. Контактор состоит из магнитной системы, контактной системы и системы блок-контактов.

Магнитная система включает втягивающую катушку, неподвижную часть магнитопровода (ярмо) и подвижную его часть (якорь). Магнитный поток, создаваемый катушкой при прохождении в ней тока, замыкается через ярмо и якорь, вызывает усилие, стремящееся сблизить их до соприкосновения.

Контактная система состоит из неподвижных и подвижных контактов. Подвижные контакты соединены механически с якорем. При сближении якоря с ярмом, подвижные контакты (замыкающие) соединяются с неподвижными контактами. При снятии напряжения с втягивающей катушки контактор отключается под действием собственной массы подвижной системы и усилий контактных пружин. Блокировочные контакты выполняются конструктивно в виде отдельного узла. Они рассчитываются на небольшие токи и включаются обычно только в цепь управления.

При размыкании контактов контактора, находящегося пол током, между расходящимися контактами, возникает электрическая дуга, которая вызывает ускоренный износ и даже разрушение контактов. Для сокращения времени горения дуги применяются дугогасительные камеры принудительного электромагнитного гашения дуги. Работа контактора со снятыми дугогасительными камерами недопустима. В электросхемах кранов контакторы используются в магнитных контроллерах, для управления отдельными двигателями и в защитных панелях в качестве линейных контакторов.

Реле управления, применяемые в электросхемах кранов, разделяют на: