модернизация электропривода кантователя автоматической

ЕЛЕКТРОМЕХАНІЧНІ СИСТЕМИ, МЕТОДИ МОДЕЛЮВАННЯ ТА ОПТИМІЗАЦІЇ
МОДЕРНИЗАЦИЯ ЭЛЕКТРОПРИВОДА КАНТОВАТЕЛЯ АВТОМАТИЧЕСКОЙ
ФОРМОВОЧНОЙ ЛИНИИ СТАЛЕЛИТЕЙНОГО ПРОИЗВОДСТВА
Николаев А.В., магистрант
Кременчугский государственный университет имени Михаила Остроградского
E-mail: [email protected]
Введение. В современном сталелитейном производстве широко применяются автоматические
формовочные линии (АФЛ). В условиях Кременчугского сталелитейного завода применяются АФЛ
германского производства «Kunkel-Wagner», которые успешно функционируют более 30 лет, что фактически
вдвое превышает проектный срок эксплуатации, на который рассчитано данное оборудование. Проблема
увеличения ресурса и снижения аварийности изношенного технологического оборудования может быть решена
за счет снижения ударных моментов и вибрационных нагрузок, которым подвергаются механизмы АФЛ в
пуско-тормозных режимах.
Цель работы. Поиск технических решений, позволяющих снизить аварийность, повысить энергетическую и
экономическую эффективность технологического оборудования АФЛ на примере кантователя опоки.
Материалы и результаты исследования. АФЛ представляет собой совокупность основных и
вспомогательных механизмов для производства типового литья в больших масштабах. Одним из основных
механизмов автоматизированной линии является кантователь, предназначенный для переворачивания
(кантования) на 1800 опоки – приспособления для удержания формовочной смеси. Кинематическая схема
кантователя представлена на рис 1, а.
Вращение барабана кантователя обеспечивается приводом точного хода, общий вид которого представлен
на рис. 1, б. Технологический процесс кантования заключается в том, что после точного позиционирования
очередной опоки осуществляется вращение барабана вместе с опокой на 1800 в течение времени tр. После этого
перевернутая опока поступает на рольганг следующего механизма, а ее место занимает новая. После захода в
кантователь новой опоки, барабан возвращается в исходное положение. Далее цикл работы механизма
повторяется. Время на замену опоки составляет tп=126 сек, время вращения барабана tр =18 сек, время цикла Тц
= 144 сек. Циклограмма работы механизма кантователя представлена на рисунке 2, а.
а)
б)
Рисунок 1 – Механизм вращения опоки:
кинематическая схема кантователя (а); общий вид привода точного хода (б)
а)
б)
Рисунок 2 – Режимы работы механизма кантователя:
циклограмма (а); тахограмма привода точного хода (б) с участком tр1 работы главного двигателя на
скорости n1 и участком tр2 работы двигателя точного хода на скорости n2
243
ЕЛЕКТРОМЕХАНІЧНІ СИСТЕМИ, МЕТОДИ МОДЕЛЮВАННЯ ТА ОПТИМІЗАЦІЇ
Основными требованиями к электроприводу этого механизма являются точность позиционирования, а также
плавность хода (ограничение динамических моментов) в пуско-тормозных режимах. Для достижения точности
позиционирования кантователя в заданных точках пути используется метод снижение скорости движения
механизма перед остановкой. С этой целью для вращения кантователя применяется привод точного хода,
который представляет собой конструктивное объединение двух электродвигателей с промежуточным
редуктором (рис 1, б). Один из двигателей является основным (для приведения кантователя в движение со
скоростью n1), второй – вспомогательным (для перехода на пониженную скорость n2 перед остановом).
Тахограмма работы привода точного хода представлена на рисунке 2, б.
Данная система электропривода кантователя имеет ряд существенных недостатков:
– сложная кинематическая цепь «электродвигатель точного хода – промежуточный редуктор – главный
электродвигатель – редуктор – приводная звездочка – цепная передача – барабан»;
– использование двух электродвигателей для выполнения одной технологической операции;
– сложное конструктивное исполнение электродвигателя (конические ротор и статор; вал двигателя
используется как внутренняя обойма подшипников, что требует полировки и закалки определенных участков
вала; наличие подшипников скольжения и упорных подшипников; наличие тормозных барабанов; изменяемый
воздушный зазор между статором и ротором);
– сложная процедура ремонта и замены деталей, высокие массогабаритные показатели и стоимость.
Предлагаемый автором способ модернизации существующего оборудования средствами частотнорегулируемого электропривода представлен на рис. 3.
Рисунок 3 – Структура частотно-регулируемого электропривода кантователя
Идея модернизации заключается в замене двухдвигательного привода точного хода асинхронным
электродвигателем со встроенным тормозом, питающимся от частотного преобразователя ПЧ. По команде,
поступающей от системы управления СУ, ПЧ производит плавный пуск привода и разгоняет его до
номинальной скорости n1. При поступлении сигнала от одного из путевых датчиков ДП1 о прохождении
кантователем заданного пути, СУ подает команду на ПЧ для снижения скорости до значения n2 и последующей
остановки в заданной позиции по сигналу одного из концевых датчиков ДП2.
Предлагаемая система управления приводом позволяет: упростить кинематическую схему ЭП; уменьшить
массогабаритные показатели привода; увеличить точность позиционирования до 30%; уменьшить
динамические нагрузки при пуске и останове, оптимизировать режимы энергопотребления. Анализ техникоэкономической эффективности модернизированного электропривода указывает на возможность снижения
амортизационных (до 10%) и ремонтно-эксплуатационных (5-10%) затрат.
Выводы. Предлагаемая система электропривода может быть с успехом применена на рассматреваемом
объекте. В целом, модернизация технологического оборудования АФЛ путем замены двухдвигательных
приводов основных и вспомогательных механизмов на частотно-регулируемый электропривод позволит
снизить энергоемкость АФЛ, увеличить срок службы механизмов, уменьшить себестоимость выпускаемой
продукции.
БИБЛИОГРАФИЧЕСКИЕ ДАННЫЕ
1. Николаев В.В., Круглов Ю.И., Семенов В.Г. Техническое задание на электропривод кантователя WE-3,
альбом 12. – Электротяжхимпроэкт, Днепропетровск. – 1979. – 9 с.
2. DEMAG CONZ Antriebstechnik. Тормозные двигатели ДЕМАГ. Руководство по эксплуатации. – Hamburg:
Printed in Germany Tr/1072/1T. – 16 с.
3. Панкратов В.В.Тенденции развития общепромышленных электроприводов переменного тока на основе
устройств силовой электроники // Силовая Интеллектуальная Электроника. – 2005. – № 2. – С. 7–11.
244