Модернизация электроприводов станов тонкого волочения с возможностью регулирования скорости

Модернизация систем автоматического регулирования

Одним из основных направлений производственной деятельности завода являются работы по внедрению электрогидравлических систем регулирования (ЭГСР) турбин на объектах энергетики, металлургии, химической и нефтеперерабатывающей промышленности.

Известно, что качественное регулирование параметров паровой турбины (частоты вращения, мощность, давление пара в регулируемых отборах) обеспечивает стабильные показатели с максимально возможным КПД, а также повышает надежность оборудования.

Посредственное (некачественное) регулирование часто приводит к необходимости ручного управления, либо частого вмешательства машиниста для устранения колебаний регулируемого параметра. Такое ручное управление (регулирование) приводит к неэффективной работе, повышает риск отказа оборудования и сбоя в технологическом процессе.

Это также может привести к сокращению межремонтного периода, увеличению времени пусковых операций после ремонтов и как следствие удорожание производства электрической и тепловой энергии.

  • Модернизация электроприводов станов тонкого волочения с возможностью регулирования скорости Модернизация электроприводов станов тонкого волочения с возможностью регулирования скорости Модернизация электроприводов станов тонкого волочения с возможностью регулирования скорости
  • Учитывая современные требования к теплотехническому оборудованию и решая задачи повышения уровня автоматизации электростанций, завод предлагает к внедрению ЭГСР, исключительно собственного производства, которые проектируются и изготавливаются, как для действующих турбин электрических станций, турбокомпрессоров ТЭЦ-ПВС, так и по заявкам заводов-изготовителей турбин.
  • Цель
  • Обеспечение надежного, непрерывного и качественного управления, регулирование турбины во всех допустимых по техническим условиям технологических режимах работы турбины, а также в аварийных ситуациях является основной целью создания электрогидравлической системы регулирования.
  • Назначение и состав

Основываясь на принципах безотказной и безаварийной работы, принятых в энергетике, ЭГСР изготавливается, как самодостаточная и максимально автономная система с высокой эксплуатационной готовностью.

ЭГСР оснащена дублированным турбинным контроллером, работающим по принципу «горячего» резервирования, в котором реализованы все функции регулирования и защиты.

Высокий коэффициент готовности ЭГСР, отсутствие ухудшения с течением времени характеристик и потребности выполнения повторных настроек, делают систему всегда готовой к работе, несмотря на любое время простоя.

  1. ЭГСР состоит из трех основных частей: гидравлической (ГЧСР), электрогидравлических преобразователей (ЭГП) и электрической (ЭЧСР).
  2. Гидравлическая часть предназначена для перемещения регулирующих клапанов и поворотных диафрагм с помощью сервомоторов, а также своевременного закрытия сервомоторов, в случае срабатывания гидравлических защитных устройств.
  3. Электрогидравлические преобразователи предназначены для обеспечения передачи управляющих сигналов турбинного контроллера в гидравлическую часть для управления сервомоторами регулирующих клапанов и поворотной диафрагмы.

Электрическая часть выполняет измерение основных параметров системы регулирования турбины. С помощью турбинного контроллера происходит анализ ее состояния и выработка управляющих сигналов для регулирования и противоразгонной защиты.

ЭЧСР предназначена для управления частотой вращения ротора турбины при пусках, остановах и синхронизации генератора с сетью, управления мощностью турбогенератора, управления давлением пара в производственном и теплофикационном отборах турбины, а также температуры сетевой воды.

Модернизация электроприводов станов тонкого волочения с возможностью регулирования скорости

Рис. Функциональная схема электрогидравлической системы регулирования и защиты паровой турбины

В состав ЭЧСР входят:

  • шкаф местного управления турбиной с локальной панелью управления и с оборудованием для управления ЭГП;
  • шкаф управления с турбинным контроллером, выполненный на двух промышленных контроллерах дублированных по схеме «горячего» резервирования, в котором реализуются все функции регулирования и защиты;
  • автоматизированное рабочее место машиниста (АРМ).
  • станция архивации и инженерная станция.

Контроль и управление ЭЧСР организованы на специализированных видеокадрах АРМа машиниста, расположенного в оперативном контуре щита управления турбоагрегатом.

Экраны ЭЧСР на АРМ машиниста содержат:

  • видеокадры сигнализаций и защит;
  • видеокадры для просмотра архивных данных ЭГСР;
  • необходимые органы управления задатчиками и переключатели режимов;
  • индикаторы величины задатчиков регуляторов, положения сервомоторов, регулируемых величин;
  • окно визуализации графиков параметров ЭГСР в реальном масштабе времени и в режиме ретроспективы.

АРМ машиниста обеспечивает возможность управления турбиной:

  • в режиме испытаний;
  • в режиме пуска и останова;
  • в нормальных режимах работы турбоустановки при автоматическом или ручном управлении электрической нагрузкой турбины;
  • при технологических ограничениях;
  • в аварийных режимах турбоагрегата и энергосистемы;
  • в послеаварийных режимах энергосистемы.

Модернизация электроприводов станов тонкого волочения с возможностью регулирования скорости

ЭГСР выполняет следующие функции:

  • нормированное первичное регулирование частоты вращения ротора турбины с нечувствительностью не более ±10мГц;
  • регулирование мощности по пропорционально-интегральному закону с точностью не хуже ±0,5МВт;
  • регулирование давления пара в производственном отборе;
  • регулирование давления пара в теплофикационном отборе;
  • регулирование температуры, либо нагрева сетевой воды;
  • эффективная частотная коррекция регулятора мощности при отклонении частоты сети за программируемые уставки;
  • формирование режимных переключений;
  • режим ручного управления;
  • эффективное ограничение ряда параметров:
    • ограничительное регулирование минимального давления свежего пара (путем разгрузки турбины);
    • ограничительное регулирование максимального давления пара в производственном отборе;
    • ограничительное регулирование максимального давления пара в камере регулирующей ступени цилиндра высокого давления;
    • ограничительное регулирование максимального давления пара в теплофикационном отборе;
    • эффективное ограничение частоты вращения при внезапном полном либо неполном (с сохранением собственных нужд) сбросе нагрузки с отключением и без отключения генератора от сети;
    • поддержание испытаний при проверке плотности стопорных и регулирующих клапанов;
  • автоматизация процесса разворота и нагружения турбоагрегата:
    • инициализация гидравлической защиты по сигналам от АСУ ТП, либо по команде машиниста;
    • прохождение при развороте критических зон с заданным темпом;
    • автоматическое изменение темпа задатчика скорости в режиме синхронизации.
  • функции противоразгонного управления;
  • функции противоразгонной защиты, реализуемые как в турбинном контроллере, так и с помощью независимой 3-х канальной системы контроля скорости и защиты от превышения частоты вращения для каждого полукомплекта ЭЧСР. Описанная конфигурация полностью соответствует требованиям ГОСТ Р МЭК 61508 (IEC 61508) по уровню полноты безопасности SIL3.
  • безударный переход под нагрузкой с одного регулируемого параметра на другой по команде от АСУТП, либо по команде от машиниста;
  • автоматический, безударный переход с одного регулятора на другой при технологической необходимости;
  • формирование сигнала на отключение турбины по факту недопустимого повышения углового ускорения ротора турбины и передача его в цепи управления электромагнитами отключения турбины;
  • противоаварийное управление по командам противоаварийной автоматики;
  • тестирование каналов противоразгонной защиты на остановленной турбине, на холостом ходу и под нагрузкой без повышения частоты вращения;
  • автоматический переход в ручной режим управления контуром при отказе датчика регулируемого параметра – «стратегия выживания»;
  • автоматический переход ЭГСР на автономный режим работы при отказе связи с АСУТП турбоагрегата;
  • постоянная самодиагностика электронной части с сигнализацией выявленных отказов и отклонений параметров САР.

Сегодня производственные возможности завода позволяют в сжатые сроки разработать, произвести и внедрить систему автоматического регулирования турбины на основе контроллеров, например, как Казахстанского производителя — фирмы «TREI» и Российских фирм производителей, таких как «Фаствел», «Модульные Системы Торнадо», так и зарубежных «Siemens», «Valmet», «Emerson» и других. В качестве исполнительных механизмов КТМЗ может предложить, как электрогидравлические преобразователи собственного производства, зарекомендовавшие себя, как исключительно надежный элемент, так и линейные приводы «Exlar», «Диаконт» и ЭГП-Сумматоры производства ЛМЗ.

Внедрение ЭГСР на бывшей в эксплуатации турбине позволяет в короткие сроки:

  • придать новое качество изношенному и устаревшему оборудованию;
  • повысить экономические показатели;
  • обеспечить линеаризацию статической характеристики за счет демонтажа изношенных механогидравлических узлов САР и реализации их функций в турбинном контроллере и как следствие сократить затраты на обслуживание и ремонты;
  • увеличить надежность;
  • снизить затраты на ремонты;
  • сократить трудозатраты на обслуживание, а также обеспечить возможность связи технологического процесса управления турбиной с АСУ ТП и далее с системами телемеханики и АСКУЭ в автоматическом режиме.

За более чем 40-летний производственный опыт и рост в сфере промышленной автоматизации нами отработаны проекты привязки системы ко многим типам турбин различных заводов-изготовителей, хорошо отлажена технология монтажа ЭГСР, которая выполняется за 20-25 суток в зависимости от типа турбины.

В типовом проекте ЭГСР реализуются ставшие практически стандартными решения и функциональные возможности:

  • дублирование и троирование ответственных элементов ЭГСР;
  • регулирование частоты вращения с использованием пропорционально-интегрального регулятора на холостом ходу, упрощающее синхронизацию с сетью;
  • использование анализа динамики повышения частоты вращения ротора для эффективного ограничения частоты вращения при сбросах нагрузки;
  • специальные алгоритмы, обеспечивающие взаимодействие контуров регулирования (так называемая «взаимопомощь регуляторов»);
  • обеспечение функций противоразгонной защиты с поддержкой проверки каналов без разгона турбины;
  • пропорционально-интегральное регулирование мощности с обратной связью по активной мощности генератора и частотной коррекцией для обеспечения первичного регулирования частоты;
  • регулирование давления пара в отборах с заданной степенью неравномерности;
  • дополнительные ограничительные регуляторы давления в регулируемых отборах пара, дублирующие функции гидравлических систем защиты отборов;
  • защита по выходу генератора в асинхронный режим;
  • программно-аппаратные решения обеспечивающие «стратегию выживания» системы.

При проведении работ по автоматизации, наряду с применяемым оборудованием собственного производства, нами предлагается оборудование известных мировых производителей, таких как «Jaquet AG», «Lenord+Bauer», «Solartron Metrology», «Honeywell», «Baluff», «Siemens» и другие.

Это обеспечивает:

  • унификацию оборудования Заказчика;
  • интеграцию системы регулирования турбины в существующие автоматизированные и информационные системы станции на единых средствах;
  • оптимизацию затрат на последующее ремонтное обслуживание;
  • сведение к минимуму зависимость Заказчика от производителя после внедрения оборудования.

Информация по предлагаемым работам, входящим в комплекс услуг по модернизации САР паровых турбин, представлена в соответствующем подразделе «Этапы выполняемых работ».

Источник: http://www.ktmz.ru/produkciya-i-uslugi/modernizaciya-sistem-avtomaticheskogo-regulirovaniy/

Модернизация станков и оборудования

Модернизация оборудования и станков — это внесение в конструкцию машины изменений и усовершенствований, повышающих ее технический уровень и эксплуатационные параметры — производительность, точность, безопасность работы, легкость обслуживания — это продление жизни старому отслужившему свой срок оборудованию, либо усовершенствование работающего оборудования, которое по тем или иным причинам не удовлетворяет собственника.

Так как приобретение нового оборудования не каждому предприятию по карману, то проблема решается модернизацией. Модернизация может затронуть любые составляющие: механику, пневмо- и гидросистемы, систему автоматического управления.

Мы можем предложить как комплексный подход, так и производить модернизацию отдельных элементов. Мы имеем богатый опыт в модернизации систем управления, можем разработать новую или доработать существующую в соответствии с современными принципами и на новейшем оборудовании.

  • Приведем несколько примеров модернизации оборудования.
  • Модернизация электроприводов станов тонкого волочения с возможностью регулирования скоростиМодернизации подлежат узлы нагревателя, шнека, протяжки, охлаждения и сама система управления в целом, если речь идет о старом оборудовании.
  • Для решения данной задачи компания Delta Electronics предлагает комплектный набор оборудования: программируемый контроллер типа DVP-SA или DVP-SV с модулями аналоговых входов/выходов DVP-AD/DA для общего управления всеми технологическими процессами, преобразователь частоты серии VFD-C2000 для регулирования оборотов шнека, а соответственно скорости перемещения материала и рабочего давления в зонах, модульный термоконтроллер DTC или DTB для получение информации и регулирования температуры в каждой зоне (каждый модуль управляет своим нагревателем), панель оператора DOP-B для оперативного отображения текущих значений параметров и задания новых.
  • Иногда осуществляется замена привода постоянного тока на асинхронный частотно-регулируемый привод. Более подробно читайте в статье: «Применение частотных преобразователей и другой продукции Delta в экструзионном оборудовании»
Читайте также:  Почему светодиодная лампа пахнет горелым при нагревании?

Евроокна делались в Европе ещё в далекие 80-ые, и с тех пор у нас в России остались станки, механика которых вполне пригодна, а вот электроника на двигателях постоянного тока FERROCONTROL, слотовых контроллерах и ЭЛТ мониторах давно устарела.

Задача модернизации — заменить привод на высокоточный сервопривод, контроллер управления пневматикой на ПЛК Delta Electronics, источник питания на стабилизированный, а цепи управления нагревом на современные адаптируемые термоконтроллеры (ПИД-регуляторы).

Более подробно читайте в статье: «Модернизация 4-х голового сварочного станка окон URBAN»

Модернизация БСУ, БРУ, РБУ, ЖБИ, АБЗ

Мы предлагает услуги по автоматизации бетоносмесительных узлов в зависимости от индивидуальных потребностей Заказчика, состояния оборудования и финансовых возможностей:

  1. Установка системы автоматического управления загрузкой накопительных бункеров, перевод весодозирующего оборудования на тензометрию, реализация возможности учета материалов в расходных бункерах и готовой продукции, внедрение дозирования компонентов по рецептам и системы учета материалов при загрузке в смесители;
  2. Установка датчиков уровня в накопительные бункера для отображения заполнения и автоматизации процесса загрузки;
  3. Установка датчиков влажности инертных материалов для повышения качества продукции и снижения влияния человеческого фактора;
  4. Установка датчиков влажности в смеситель для получения заданного водоцементного соотношения;
  5. Интеграцию в систему управления дозаторов любого типа, установка системы взвешивания и учета компонентов растворобетонных смесей, а также весовые дозаторы цемента, воды, хим. добавок, песка, щебня и керамзита;
  6. Установка системы электро- или пневмо-встряхивания материалов, а также аэрации материала;
  7. Установка системы контроля и управления процессами пропарки (цеха ЖБИ в целом);
  8. Применение специального алгоритма виброуплотнения.

Модернизация кранового электропривода

Модернизация кранового электропривода, заключается в замене релейно-контактной аппаратуре современную систему управления, построенную с применением программируемого логического контроллера и частотного привода.

 Отсутствие больших пусковых токов и мягкий разгон электродвигателей значительно продлит срок службы крана, а также позволит сэкономить на расходных материалах и запчастях, а так же на связанных с ремонтами простоях ГПО.

Вам не потребуется периодическая регулировка контактов и их замена, обслуживание механического тормоза упрощается в связи с тем, что система управления накладывает тормоз при снижении скорости близкой к нулевой, что меньше стирает трущиеся поверхности тормоза. Возможность регулировки плавности разгона повысит комфорт и безопасность работы.

Модернизация токарных, расточных, зубодолбежных станков

Модернизация электроприводов станов тонкого волочения с возможностью регулирования скорости

Кроме модернизации и ремонтов механической части, изменениям подлежит и система управления оборудованием.

  1. — Токарные станки с ЧПУ;
  2. — Фрезерные станки с ЧПУ
  3. — Сверлильные станки с ЧПУ
  4. — Шлифовальные станки ЧПУ
  5. — Расточные станки с ЧПУ
  6. — Обрабатывающие центры с ЧПУ

Обычно проводятся следующие мероприятия по модернизации: установка современных приводов переменного тока (преобразователей частоты, сревоприводов), установка программного управления (ЧПУ или ПЛК).

Установка ЧПУ (CNC) позволит повысить технологичность обработки изделий, увеличить производительность труда (один оператор может работать на нескольких станках с ЧПУ), возможно даже избавиться от механических связей подач расширив диапазоны работы станка (зависит от глубины модернизации).

При неглубокой модернизации простых станков можно обойтись установкой САУ на базе программируемого логического контроллера.

Обычно с установкой ЧПУ ставят сервопривод (специализированный привод с высокими динамическими характеристиками и системой обратной связи, следящий привод).

Дополнительно можно установить устройство цифровой индикации (УЦИ) как можно ближе к рабочим органам, что позволит оператору поддерживать более точные параметры обрабатываемого изделия.

При этом выход в размер может осуществляться оператором вручную или от контроллера (ЧПУ) в автоматическом режиме, а дополнительный сигнал обратной связи с УЦИ может быть заведен в сервопривод или ЧПУ для компенсации погрешностей механических передач, по которым передается движение от двигателей к рабочим органам станка.

Для управлении станками широко применяют системы, которые значительно сокращают время переналадки, обеспечивают высокую точность и стабильность обработки.

Модернизация насосных станций

Модернизация электроприводов станов тонкого волочения с возможностью регулирования скоростиШкаф управления насосом с частотным преобразователем — это типовое решения для задач управления насосными агрегатами и станциями для поддержания давления в замкнутых системах с помощью ПИД регулирования с обратной связью по датчику давления, поддержанию уровня наполняемых емкостей, поддержанию расхода и дозирования.

Модернизации подлежат насосные станции различного назначения, предлагаемые системы управления исключают недостатки систем управления с прямым пуском насосов без использования программируемых контроллеров. В результате модернизации повышается надежность и эффективность работы оборудования, а также качество водоснабжения.

Более подробно можно ознакомиться в разделе «Типовые решения» в статье «Шкафы управления насосами и насосными станциями».

Источник: http://www.ural-asutp.ru/ingeneering/22-uslugi/46-modernizaciya-stankov-oborudovaniya

Особенности применения асинхронных электродвигателей для электроприводов станков с ЧПУ

Асинхронные электродвигатели с короткозамкнутым ротором – одни из наиболее распространенных двигателей переменного тока.

В приводах различных узлов в основном исполь­зуют трехфазные асинхронные электродвигатели, которые подключают к трехфазной промышленной сети переменного тока. Ток, проходящий по обмоткам ста­тора, создает вращающееся магнитное поле.

Вра­щаясь вокруг ротора, магнитное поле пересекает проводники его обмотки, наводит в них ЭДС. Соответственно в коротко-замкнутом роторе начинает протекать ток.

При взаимодействии тока ротора с вращаю­щимся магнитным полем статора появляются силы (потокосцепление статора и ротора), заставляющие ротор двигаться вслед за магнитными полем. Создающийся вра­щающий электромагнитный момент пропорционален магнитному по­току поля статора и току ротора.

Асинхронные машины общепромышленного применения

ЭДС и частота в обмотке ротора зависят от скорости пересечения вращающим полем проводника об­мотки ротора, т. е. от разности частоты вращения поля nо  и ротора nр. Чем больше разность   (n0 — nр), тем большая индуцируется э.д.с. и тем выше ее частота изменения.

Следовательно, необходимым усло­вием для возникновения в асинхронном двигателе вращающего момента является неравенство (асинхронность) частот вращения n0 и nр Именно поэтому двигатель и называется асинхронным (не син­хронным).

Разность частоты вращения поля статора и ротора характеризуется коэффициентом скольжения s = (n0 — nр) /n0.

Если асинхронная машина нормального исполнения, то при номи­нальном режиме работы скольжение должно быть в промежутке 0,01—0,1. С появле­нием нагрузки на валу двигателя оно повышается, что вызывает увеличение тока в обмотке ротора, а следовательно, и электромаг­нитного момента. Чем ниже величина скольжения, тем экономичнее работает двигатель.

Вращающееся поле, которое создает обмотка статора, может быть двухполюсным, четырехполюсным и т. д. Число пар полюсов – определяют при проектировании обмотки статора.

При одной и той же частоте тока в обмотке статора многополюсное поле будет вращаться медленнее, пропорционально числу пар полюсов, что часто используется при ступенчатом регу­лировании частоты вращения.

Важными эксплуатационными характеристиками асинхронных машин, работающих в приводах главного движения станков, являются их максимальная перегрузочная способность и кратность пускового момента (отношение максимального момента к номинальному).

Перегрузочной способностью Км называют отношение максималь­ного момента Мтах,, развиваемого двигателем, к номинальному Мн. Это отношение составляет обычно Ки = Мтах/Мн = 1,8 — 2,5. Мо­мент, развиваемый двигателем при пуске (nр= 0), называется пус­ковым моментом.

Отношение пускового момента к номинальному называют крат­ностью пускового момента         Кп = Мпуск/Мн. Кратность пускового момента составляет 1,1 —1,8.

Чем выше перегрузочная способность Км, тем выше способность двигателя к перегрузкам. Больший пусковой момент Кп соответ­ствует двигателям со значительным моментом нагрузки на валу.

Пуск асинхронного двигателя с короткозамкнутым ротором со­провождается довольно большим скачком пускового тока. Он иногда может в семь-десять раз превышать номинальный. Обычно двигатели малой мощности пускают прямым пуском.К числу таких двигателей относятся и двигатели приводов металлорежущих станков.

Пуск мощных асинхронных приводов сопровождается большой просадкой напряжения, поэтому их пуск производят через различные пусковые устройства или пускают на холостом ходу.В некоторых механизмах иногда требуется плав­ный разгон двигателя.

В этом случае наиболее эффективен пуск с помощью тиристорного блока управления, позволяющего плавно уве­личивать частоту питающего напряжения.

Скорость вращения асинхронных двигателей с короткозамкнутым ротором как правило регулируют либо изменением числа пар полюсов, либо изменяют частоту и величину питающего напряжения на статоре машины.

Первый способ позволяет довольно просто осуществить лишь ступенчатое регулирование, причем чем больше число пар полюсов обмотки, тем ниже частота вращения.

При втором способе достигается плавность регулирования в широком диапазоне, но тре­буются специальные сложные и дорогостоящие электронные системы управления.

Модернизация электроприводов станов тонкого волочения с возможностью регулирования скорости

На станках применяют в основном общепромышленные асинхрон­ные двигатели единых серий 4А и АИ (рис. 2.4).

Диапазон мощности выпускаемых двигателей единых серий пол­ностью обеспечивает все потребности станкостроения. В состав этих серий также входят асинхронные двигатели специального исполнения: с повышенной точности по установочным раз мерам; со встроенным электромагнитным тормозом; с повышенным пусковым моментом.

В маркировке асинхронного двигателя указывается его конструк­тивное исполнение, материал подшипниковых щитов и станины, высота оси вращения, установочные размеры, число пар полюсов и климатическое исполнение. Например, 4А80А2УЗ — асинхронный электродвигатель четвертой серии (4А). Тип исполнения — закры­тое (А), высота оси вращения 80 мм, количество пар полюсов — два (2) исполнение для умеренного климата (УЗ).

Во многих станках для подачи масла и охлаждающих жидкостей широко применяются электронасосы серий П и ПА, объединяющие в едином корпусе центробежный насос и нерегулируемый приводной асинхронный двигатель. Мощность и соответственно габаритные раз­меры электронасосов зависят от количества жидкости, подаваемой в единицу времени. Обычно их мощность составляет 0,1—0,6 кВт.

Читайте также:  Почему светодиодные лампы стали тускло гореть и моргать?

Электрошпиндели

К асинхронным электродвигателям относятся также широко

Модернизация электроприводов станов тонкого волочения с возможностью регулирования скоростиРис.2.5. Электрошптндель

где: 1 — вал, 2 — ротор, 3 — подшипники, 4 — отверстие для подвода воздуха, 5 — трубка, 6 — воздушная камера, 7, 8, 9 — воздушные каналы, 10 — штуцер, 11 — подпятник, 12 — канал отработанного воздуха.

используемые в шлифовальных станках электрошпиндели. Элек­трошпиндель представляет собой встроенный асинхронный электродвигатель, на валу которого без промежуточных передач закреплен шлифовальный круг.

Частота вращения электрошпинделей составляет 13 000—14 000 об/мин и выше. Столь высокая частота вращения достигается путем питания статорной обмотки токами высокой частоты.

Поэтому электрошпиндели управляются специаль­ными устройствами, преобразующими токи промышленной частоты (чаще всего 50 Гц) в токи высокой частоты (до 1000—2000 Гц).

Одним из наиболее важных узлов, ограничивающих допустимую частоту вращения шпинделя, являются опоры, в которых он враща­ется. В настоящее время применяют опоры обычно трех видов: гидравлические, шариковые и воздушные. Наименьшими потерями и наибольшей долговечностью обладают электрошпиндели на воздушных опорах. На рис. 2.5 изображен разрез такого электрошпинделя.

Вал 1 встроенного электродвигателя вращается в подшипниках 3 с воздушной смазкой. Между торцом вала и подпятником 11 созда­ется воздушная подушка.

Подшипники 3, состоящие из латунных вставок и графитовых вкладышей, вклеены в передний и задний щиты корпуса электрошпинделя. Через штуцер 10 и каналы 9, 7 воз­дух подается в камеру 6, откуда поступает в смазываемый зазор между вращающейся и неподвижной поверхностями.

К переднему подшипнику воздух подводится через трубку 5 и отверстие 4. Отра­ботанный воздух отводится по каналу 12. Для нормального безаварийного пуска электрошпинделя, в него подают воздух, для образования воздушной подушки между вкладышами и шпинделем.

Данные подушки предназначены для устранения трение и уменьшения износа подшипников при пуске, создают также плавность вра­щения шпинделя.

В качестве преобразователей частоты для питания высокоскорост­ных двигателей электрошпинделей применяют как электромашинные (серии ГИС), так и электронные статические преобразователи час­тоты.

В связи с прогрессом в области создания электронных преобра­зователей частоты асинхронные электродвигатели находят приме­нение не только в главных приводах, но и благодаря возможности плавного регулирования их частоты вращения в широких пределах в приводах подач современных металлорежущих станков.

Источник: https://elenergi.ru/osobennosti-primeneniya-asinxronnyx-elektrodvigatelej-dlya-elektroprivodov-stankov-s-chpu.html

Электроприводы станков

Электроприводы с асинхронными двигателями.

Большая группа станков самого различного назначения базируется на асинхронном электроприводе без электрического регулирования частоты вращения или с электрическим при использовании двух-, трехскоростных асинхронных двигателей, в том числе в сочетании с коробками скоростей. Схемы автоматизации таких электроприводов, как правило, просты и содержат контакторно-логическую часть, которая выполняет функции последовательности включения, защиты и другие функции.

В качестве примера рассмотрим схему автоматизации токарно-винторезного станка (рис. 11.4). Главное движение (вращение шпинделя) и движение подачи (перемещение резца) осуществляется с помощью асинхронного двигателя с короткозамкнутым ротором Ml.

Частота вращения шпинделя ступенчато изменяется вариатором и коробкой скоростей. При нарезании резьбы суппорт и резец двигаются при помощи ходового винта с приводом от электродвигателя Ml.

Система охлаждения состоит из бачка с центробежным насосом с приводом от асинхронного двигателя М2. Местное освещение осуществляется от электролампы накаливания EL. на напряжение 36 В.

Напряжение на рабочие цепи подается выключателем S.

При нажатии на кнопку SB2 подается питание на катушку пускателя КМ1 через нормально замкнутые контакты SB1.1, SB3.2, и электродвигатель Ml будет вращаться «вправо». При нажатии на кнопку SB1 контактом SB1.

1 разрывается цепь питания пускателя КМ1, а контактом SB 1.2 включается пускатель КМ2, выполняющий своими контактами индукционно-динамическое торможение двигателя за счет подачи контактом КМ2.

2 пульсирующего (постоянного) тока в обмотку двигателя.

При нажатии кнопки SB3 включается вращение двигателя Ml «влево» с помощью пускателя КМЗ.

Контакты КМ 1.1 и КМ3.1 пускателей КМ1 и КМЗ подготавливают к включению катушку пускателя КМ4, и при нажатии кнопки SB4 можно включить двигатель охлаждения М2.

Схема автоматизации двухшпиндельного сверлильного станка приведена на рис. 11.5. Станок имеет два асинхронных короткозамкнутых двигателя Ml и М2 привода головок. Подача на станке гидравлическая. Масляные насосы гидроподачи приводятся в движение от двигателей соответствующих головок. Управление клапанами гидропривода осуществляется электромагнитами.

Схема управления предусматривает режимы работы двух или любого из двух двигателей в отдельности. Режим работы устанавливается с помощью переключателей SA1. SA2, SA3. Для работы двух головок переключатели SA1. SA2, ставят в верхнее положение и нажимают кнопку SB1 — «Пуск».

При этом в цепи фазы С (SA1—SB1—SB2- SA2получают питание катушки контакторов КМ1 и КМ2. Главные контакторы К Ml и К М2 включают двигатели в работу, а вспомогательный контакт КМ2.1 шунтирует кнопку SB1. После этого нажимают кнопку SB3 одновременной подачи «Вперед», что вызывает срабатывание контактора КМЗ и через контакты КМ3.

1 и путевые выключатели SQ1, SQ2 получают питание электромагниты подачи YA1 и У/12. которые открывают клапаны гидроподачи. Шпиндели головок начнут перемещаться к изделию с увеличенной по сравнению с рабочей скоростью.

При соприкосновении сверл с изделием происходит нажатие на головки, которые механически соединены с клапанами регулирующими подачу масла в гидросистему, поэтому скорость подачи снизится до рабочей.

После окончания сверления и ослабления нажатия на головки специальные кулачки откроют клапаны ускоренного обратного хода и головки вернутся в исходное положение.

Если необходимо вернуть в исходное положение головку до окончания сверления, нажимают кнопку SB4, которая своим контактом включит контактор КМ4. а последний своими контактами КМ4.1, КМ4.

2 включит электромагниты клапанов обратного хода.

При раздельном управлении головками переключатель SA1 и переключатели нужного двигателя SA2, ставят в нижнее положение. В результате получат питание катушки соответствующего контактора КМ1 или К М2 и тот или иной двигатель будет подключен к сети. Гидроприводами подачи управляют при помощи кнопок SB5 и SB6.

Электроприводы с двигателями переменного и постоянного тока.

Определенная группа станков, например фрезерные, могут иметь одновременно электроприводы переменного и постоянного тока, что диктуется условиями технологии. На схеме управления вертикальнофрезерным станком (рис.

11.6) привод шпинделя станка осуществляется от короткозамкнутого асинхронного двигателя Ml, а привод подачи — от двигателя постоянного тока М2. Двигатели для систем смазочной и охлаждения на схеме не приведены.

Асинхронный двигатель Ml реверсируют вручную с помощью переключателя 5/4.

При нажатии кнопки SB2 («Пуск») получает питание катушка магнитного пускателя КМ1, и двигатель Ml подключается к сети силовыми контакторами КМ1. Вспомогательный контакт КМ 1.1 шунтирует контакты SB2.

1, одновременно включает катушку промежуточного реле KLI, а контакты КМ1.2 обесточивают катушку тормозного контактора КМ2.

При нажатии кнопки SB1 цепь управления обесточивается, схема возвращается в исходное состояние и пока замкнуты контакт SB1 получает питание катушка тормоза КМ2 через контакты SB1.2 и происходит динамическое торможение двигателя Ml подключением пульсирующего тока к фазам Cl, В1 через контакты КМ2.2, КМ2.3.

Обмотка якоря М2 получает выпрямленный ток от устройства, выполненного на магнитных усилителях (МУ): LR1 — силовая обмотка, LR2 — задающая обмотка, LR3 — обмотка смещения.

Частота вращения двигателя М2 плавно регулируется с помощью потенциометра R1. В цепи обмотки возбуждения LM2 установлен резистор R2, который шунтируется контактом реле напряжения KV1.1. Если ток в обмотке LM2 снизится менее допустимого, то контакт KL3.I разомкнется и отключит двигатель М2. Катушка реле KL3 осуществляет защиту «обрыва поля». Контакт KL3.1 шунтирует кнопку SB2.2.

Для быстрого перемещения суппорта кнопкой SB5 подается питание на промежуточное реле KL2 последнее включает прямую задающую обмотку МУ LR2 и замыкает контакты в цепи катушки KV— KL2.3. Реле KV сработает, разомкнет контакты KV1.1 и введет добавочное сопротивление R2 в цепь обмотки возбуждения LR2.

Таким образом, замыкание контактов SB5 приводит к увеличению тока в задающей обмотке МУ LR2, увеличивает насыщение и напряжение на выводах МУ, а введение R2 приводит к уменьшению потока двигателя М2, что в совокупности позволяет осуществить плавное электрическое регулирование в пределах 20 : 1.

Электропривод постоянного тока. Электропривод постоянного тока рассмотрим на примере электропривода серии ЭТ6, предназначенного для регулирования и стабилизации частоты вращения двигателя постоянного тока в диапазоне 10 000: 1.

Электропривод (рис. 11.7, а) представляет собой электромеханическое устройство, состоящее из электродвигателя М, регуляторов скорости PC и тока РТ, датчиков скорости ДС и тока ДТ, тиристорного преобразователя ТП, а также узлов зависимости токоограничения (/то = / (п), ограничения минимального угла управления U0TP —

Электропривод работает следующим образом. При наличии рассогласования kU1 = U3 — Uдс на входе PC на его выходе формируется сигнал, пропорциональный этому рассогласованию, который, сравниваясь с текущим значением тока якоря /я, поступает на вход РТ.

Регулятор РТ усиливает эту разность и подает управляющее напряжение на схему формирования управляющих импульсов (СИФУ), функция которой заключается в формировании и распределении импульсов управления силовыми тиристорами.

По мере уменьшения рассогласования под действием отрицательной обратной связи по частоте вращения происходит стабилизация вращения двигателя до уровня, соответствующего Ua.

Тиристорный преобразователь является управляемым двухиоляр- ным шестиимпульсным выпрямителем (рис. 11.7,6). Регуляторы PC и РТ с их корректирующими цепями обеспечивают необходимые показатели электропривода в статике и динамике.

Регулятор скорости представляет собой многокаскадный усилитель постоянного тока с цепями обратной связи, собранный на микросхемах. В схеме предусмотрена термостабильность благодаря компенсации теплового дрейфа усилителей.

Для подстройки блока имеются цепи подстроек с резисторами.

Регулятор тока выполнен на операционном усилителе и представляет собой пропорционально-интегральный регулятор. Блок содержит элементы коррекции токового контура, которые подбираются при наладке.

Читайте также:  Пульт дистанционного управления: устройство, схема

Датчик тока предназначен для передачи на вход регулятора тока сигнала обратной связи пропорционально току якоря электродвигателя. Датчик тока выполнен на основе магнитодиодов.

В контур регулятора тока якоря входит схема ограничения производной, которая осуществляет ограничение большого значения производной напряжения на входе РТ для исключения динамического уравнительного тока.

Схема ограничения производной собрана на операционном усилителе с дифференцирующей цепочкой.

Схема ограничения минимального угла управления предназначена для исключения превышения напряжения на входе РТ амплитудой опорного напряжения в динамических режимах и при изменении напряжения питающей сети.

Схема ограничения тока якоря обеспечивает в зависимости от настройки ограничение тока якоря на заданном уровне и зависимое ограничение тока в функции частоты вращения. Принцип работы токоограничителя основан на ограничении входного напряжения регулятора скорости, которое пропорционально току якоря.

Схема защиты выполняет функции защиты электропривода от неправильного чередования фаз питающей сети, обрыва любой из фаз, исчезновения стабилизированного питания любой полярности и перегрева электродвигателя.

Источник питания собран по схеме двухканального стабилизатора, обеспечивает питание всех цепей управления постоянным стабилизированным напряжением.

Электропривод постоянного тока с реверсированием поля. Примером такого электропривода является серия ЭТРП. Его функциональная схема (рис. 11.

8) несколько отличается от функциональной схемы электропривода ЭТ6 наличием тиристорного преобразователя питания якоря ТПЯ, тиристорного преобразователя питания обмотки возбуждения ТПВ и тиристорного реверса БР обмотки возбуждения.

БФИ1, БФИ2 — блоки формирования импульсов в каналах управления якорем и возбуждения; БУР — блок управления реверсом; РЭ — релейный элемент.

Электропривод с тиристорным широтно-импульсным преобразователем. В качестве примера рассмотрим электропривод серии ЭШИР-1 (рис. 11.9, а).

Электропривод питается через силовой трансформатор от трехфазной сети переменного тока через трехфазный мостовой выпрямитель VD1—VD6 с емкостным фильтром на выходе (рис. 11.9, б).

Электродвигатель М подключается к источнику постоянного напряжения силовыми ключами Ql—Q4. Порядок и продолжительность включения определяют направление и частоту вращения двигателя, скважность импульсов — среднее напряжение на двигателе.

Сигнал рассогласования между заданной и фактической частотами вращения усиливается регулятором скорости PC и подается на вход регулятора тока РТ. Далее сигнал поступает на ШИМ1 и ШИМ2, где происходит сравнение этого сигнала с пилообразным напряжением генератора пилообразного напряжения ГПН.

На вход РТ подаются сигналы с датчика тока UA1 с выхода устройства токоограничения UАО и датчика статического тока IIА2. Сигнал, поступающий с UA1 на вход РТ, обеспечивает отрицательную обратную связь по току двигателя.

При превышении этим током заданного значения /отс срабатывает устройство токоограничения UAO, в результате резко возрастает коэффициент обратной связи по току и ограничивается дальнейший рост тока.

Датчик статического тока UA2 выдает сигнал, пропорциональный моменту нагрузки и компенсирующий влияние этого момента. На его вход помимо сигнала с UA1 подается сигнал, пропорциональный производной частоте вращения, полученный дифференцированием сигнала с тахогенератора ВР.

С выхода ШИМ биполярный сигнал поступает через узлы задержки 1—4, и на выходе сигналы оказываются раздвинутыми на постоянный интервал А, что позволяет уменьшить сквозной ток. Для гальванической развязки схемы управления и силовых ключей служат узлы гальванической развязки ER.

Силовые ключи включаются через импульсные усилители AV.

Помимо собственного силового ключа, в каждом блоке силовых ключей установлены два диода VD8—VD9 и два вспомогательных диода VD10—VD11, связанных с установкой индуктивности LI—L2 между ключами вертикали. Индуктивности нужны для ограничения сквозных токов при противофазном управлении ключами.

Привод имеет защиту от перенапряжения, выполненную на диоде VD12 разрядного ключа Q5.

Источник: http://alyos.ru/enciklopediya/tlektrooborudovanie_i_tlektrosnabzhenie_beregovih_ustanovok_rechnogo_transporta/tlektroprivodi_stankov.html

Стабилизация натяжения намотки в электроприводе стана тонкого волочения

УДК 62−83:681.5

СТАБИЛИЗАЦИЯ НАТЯЖЕНИЯ НАМОТКИ В ЭЛЕКТРОПРИВОДЕ СТАНА ТОНКОГО ВОЛОЧЕНИЯ В.И. ЛУКОВНИКОВ, С.И. ЗАХАРЕНКО, Д.А. ХАБИБУЛЛИН, В.С. ЗАХАРЕНКО, В.А. САВЕЛЬЕВ Учреждение образования «Гомельский государственный технический университет имени П.О. Сухого»,

Республика Беларусь В процессе разработки опытного образца системы стабилизации натяжения проволоки РМЛ при намотке на волочильных станках СтПЦ-2 с ПМК РУП «Белорусский металлургический завод» г.

 Жлобин, принципиальным явилось требование создать систему стабилизации натяжения повышенной точности, но без радикальной перестройки существующей системы.

Это потребовало осуществить несколько вариантов разработок и выбрать из них наилучший, в соответствии с поставленной задачей.

По принципу построения исходная система управления намоткой (рис.

1) являлась комбинированной, поскольку в ней использовалось регулирование по отклонению тока якоря электродвигателя М намотки, подчиненное регулированию по отклонению линейной скорости V наматываемой проволоки на участке между волочильным блоком и намоточным устройством, а также регулирование по возмущению от колебаний натяжения ДГ проволоки.

Рис. 1.

Функциональная схема исходной системы стабилизации натяжения Контур регулирования тока якоря состоял из ПИ-регулятора тока АА, управляющего тиристорным преобразователем UZ, питающим обмотку якоря электродвигателя М постоянного тока.

Сигнал управления на выходе регулятора тока формировался в зависимости от рассогласования между сигналом задания на ток, поступающим от регулятора скорости, и сигналом обратной связи по току якоря иОсл, приходящим от датчика тока иА.

Контур регулирования линейной скорости наматываемой проволоки состоял из ПИ-регулятора скорости AR, вырабатывающего сигнал задания для контура регулирования тока якоря.

Величина сигнала задания тока зависела от рассогласования между сигналом задания на скорость иЗ. у, поступающим от задатчика интенсивности AS волочильного блока, и сигналом обратной связи иОС.

у, приходящим от тахогенератора BR (В13) измерительного ролика.

Кроме того, к сигналу рассогласования по скорости добавлялся корректирующий сигнал возмущения от колебаний натяжения проволоки идг. Последний поступал с потенциометра R6 компенсационного рычага (балерины) с грузом G, задающего требуемое натяжение.

Основной технической идеей совершенствования существующей системы натяжения, принятой за основу в последующих исследованиях и разработках, явилась идея замены канала компенсации колебаний натяжения на контур стабилизации натяжения, то есть переход от регулирования по возмущению к регулированию по отклонению.

В этой связи первоначально была разработана двухзонная система стабилизации натяжения электропривода стана тонкого волочения с регулированием натяжения по цепи якоря, а скорости — по цепи возбуждения электродвигателя.

Однако данная схема сразу была отклонена заказчиком как требующая радикальной перестройки электропривода стана.

В дальнейшем внимание уделялось только однозонным системам стабилизации, воздействующим только на якорную цепь электродвигателя.

На рис. 2 представлен вариант функциональной схемы системы стабилизации натяжения, в которой исключен ПИ-регулятор скорости, но введен дополнительный контур регулирования натяжения.

Он состоит из ПИ-регулятора натяжения AF, вырабатывающего дополнительно к сигналу рассогласования по скорости сигнал рассогласования между заданием на натяжение иЗТ и сигналом обратной связи иОСТ, поступающего с датчика обратной связи по натяжению.

Этот датчик был построен на основе потенциометра R6 путем замены его электропитания с двуполярного на однополярное.

Рис. 2. Функциональная схема системы стабилизации натяжения с дополнительным контуром регулирования натяжения На рис. 3 представлен вариант функциональной схемы системы стабилизации натяжения, в которой, в отличии от схемы на рис.

 2, исключен контур регулирования скорости, а в контур регулирования натяжения включено нелинейное звено ALA. Последнее необходимо для компенсации нелинейности статической характеристики потенциометрического датчика натяжения R6. В схеме применен интегрирующий регулятор натяжения AF.

Кроме того, использован внешний сигнал задания тока якоря U3.1.

Экспериментальные исследования разработанных систем были проведены в заводских условиях на стане № 300 в СтПЦ-2 с ПМК, которые показали, что качество регулирования натяжения этих систем хуже, чем у исходной (см.

 рис. 1). Тем не менее, выяснилось, что идея введения контура стабилизации натяжения верна, но необходим более качественный датчик натяжения. Кроме того, не следует исключать из системы контур регулирования скорости.

R6

Рис. 3. Функциональная схема системы стабилизации натяжения с нелинейным звеном С целью нахождения датчика натяжения, обладающего необходимой точностью, были проведены экспериментальные исследования рычажно-потенциометрического и фотоэлектрического датчиков натяжения.

Исследования показали, что использование нелинейного блока для компенсации несимметрии и нелинейности статической характеристики рычажно-потенциометрического датчика существенно приближает его по точности к характеристикам фотоэлектрического датчика.

А в таком случае существующая система стабилизации натяжения требует внесения минимальных изменений («https://lider-educate.com», 27).

На рис. 4 представлена схема предложенной для внедрения системы стабилизации натяжения, в которой учтены все предыдущие разработки и результаты исследований. В этой системе используется только принцип регулирования по отклонению (принцип Ползунова-Уатта).

Контур регулирования тока якоря подчинен контуру регулирования линейной скорости наматываемой проволоки, как это и было в исходной схеме (см. рис. 1). Однако вместо канала компенсации введен контур стабилизации натяжения, который формирует сигнал задания тока якоря совместно с контуром стабилизации скорости.

Контур стабилизации натяжения состоит из П-регулятора Аф и нелинейного блока ALA, назначение которого состоит в компенсации нелинейности рычажнопотенциометрического датчика R6, установленного на компенсационном рычаге.

Сигнал задания натяжения U3. a формируется потенциометром RP1 в соответствии с нейтральным положением компенсационного рычага при заданном натяжении ТЗАд от груза G. Этот контур реализован в виде платы блока UA1, дополнительного к существующей системе.

  • из.а Дп
  • |__иА1
  • иос.а
  • '- ';
  • R6

Рис. 4. Функциональная схема внедренной системы стабилизации натяжения Изготовленное устройство было испытано на волочильном стане № 300 участка тонкого волочения СтПЦ-2. Контроль натяжения намотки производился установленным тензометрическим датчиком SHN M150S0173. Измерения проводились по двум вариантам:

1) при использовании стандартной системы управления приводом намотки;

2) при использовании предлагаемой системы управления приводом намотки с установкой дополнительного блока иА1.

По каждому из указанных вариантов была произведена контрольная намотка катушек проволоки РМЛ 0 0,30 мм. В процессе работы стана снимали показания натяжения проволоки с тензометрического датчика в виде осциллограммы. Визуально контролировали отклонение балерины в момент запуска, останова и работы стана.

Из анализа осциллограмм, приведенного в таблице 1, видно, что при использовании предлагаемой системы управления величина относительного отклонения натяжения проволоки от среднего значения составила 6,7%.

Это значительно меньше величины относительного отклонения натяжения при использовании стандартной системы управления натяжением намотки проволоки, которая составила 16%.

В то же время, на осциллограммах имели место периодические всплески, что объясняется изменением хода укладчика проволоки.

  1. Таблица Анализ осциллограмм работы систем стабилизации натяжения Вариант системы Отклонение среднего значения уровня сигнала с датчика, пропорциональног о величине натяжения, В Среднее значение уровня сигнала с датчика, В Относительное отклонение величины натяжения, %
  2. Исходный вариант 0,34−0,4 0,37 16,0
  3. Предлагаемый вариант 0,43−0,46 0,445 6,7

При визуальном наблюдении установлено, что колебания балерины в момент запуска-останова стана при использовании предлагаемой системы составила 12−14°. При этом балерина работала плавно, без рывков, в отличии от существующей системы, в которой отклонение балерины достигало 30−40° и сопровождалось рывками.

Таким образом, разработанная система стабилизации натяжения привода намотки показала свою работоспособность и преимущество перед существовавшей схемой управления.

Получено 22.07.2004 г.

Источник: https://lider-educate.com/wrk/5594477

Ссылка на основную публикацию
Adblock
detector