Модернізація головного привода волочильного стану

Імітаційна модель АСОВІ в середовищі Matlab приведена нижче на рисунку 1.10, на рисунку 1.11 зображена структура блока регулятора швидкості.

Рисунок 1.10 Структурна схема в середовищі Matlab



рисунку 1.11 Структура блока регулятора швидкості

На рисунку 1.12 зображена структура блока розрахування моменту й потокозчеплення.

Рисунок 1.12 Структура блока розрахування моменту й потокозчеплення.



1.6 ЕЛЕКТРОПОСТАЧАННЯ

Рисунок 1.14 - схема електропостачання асинхронного двигуна головного привода волочильного стану.

Для головного привода волочильного стана вибираємо трансформатор типа ТМ-630-6/0,4 його технічні данні представлені в таблиці 1.5.

Таблиця 1.5 - Технічні данні трансформатора

Тип	Номінальна потужність, кВА	Номінальна напруга, кВ	Втрати, кВт	Uкз, %	Iхх, %
		ВН	НН	Рхх	Ркз
ТМ - 630 - 6 / 0,4	630	6	0,4	6	24	5,5	4,5



Проведемо перевірку силового трансформатора на перевантажувальну здатність:

1.4S_т.ном>0.75S_max,

Умова виконується, відповідно трансформатор вибраний правильно.

1.6.1 Вибір високовольтних кабелів.

Перетин кабелів напругою вище 1000 В вибираються по економічній щільності струму згідно з формулою:

,

де I_нагр - струм навантаження кабелю, А;

- економічна щільність струму, А/мм²;

S- перетин кабелю, мм².

Для алюмінієвих кабелів =1,2.

Визначаємо перетин кабелів для навантажень підстанції: двигуна СД-2500 кВт:

,

трансформатори 1000 кВА

,

трансформатор 2360 кВА

,

трансформатор 1620 кВА

,

трансформатор 630 кВА

.

Вибираємо кабелі ААБГ- алюмінієві, в алюмінієвої оболонці, з паперовою просоченою ізоляцією, броньовані сталевою стрічкою, голі, данні яких представлені в таблиці 1.6..

Таблиця 1.6 - Вибір перетину кабелів

Об'єкт	Напруга, В	Перетин жили кабелю, мм2	Припустимий струм, А
Трансформатор головного привода редукційного стану 2360 кВА	6000	150	335
Трансформатор допоміжного привода волочильного стану 630 кВА	6000	95	255
Трансформатор допоміжного привода редукційного стану 1600 кВА	6000	150	335
Трансформатор летючих ножиць 1279 кВА	6000	95	255
Трансформатори 6000/400 В 1000 кВА	6000	95	255
Двигун СД-2500 кВт	6000	95	255

1.6.2 Вибір і перевірка електричних апаратів

Електричні апарати, ізолятори і струмоведучі пристрої працюють в умовах експлуатації в трьох основних режимах: у тривалому режимі, в режимі перевантаження (з підвищеним навантаженням, яке для деяких апаратів досягає значення до 1,4 номінальною) і в режимі короткого замикання. Режим несиметричної роботи в даному розділі не розглядується.

У тривалому режимі надійна робота апаратів, ізоляторів і струмоведучі пристроїв забезпечується правильним вибором їх по номінальній напрузі і номінальному струму.

У режимі перевантаження надійна робота апаратів і інших пристроїв електричних установок забезпечується обмеженням значення і тривалості підвищення напруги або струму в таких межах, при яких ще гарантується нормальна робота електричних установок за рахунок запасу міцності.

У режимі короткого замикання надійна робота апаратів, ізоляторів і струмоведучих пристроїв забезпечується відповідністю вибраних параметрів пристроїв за умовами термічної і електродинамічної стійкості.

Для вимикачів, запобіжників і вимикачів навантаження додається умова вибору їх по вимикаючій здатності.

При виборі апаратів і параметрів струмоведучих пристроїв слід обов`язково враховувати річ установки (у приміщенні або на відкритому повітрі), температуру навколишнього середовища, вологість і забрудненість її і висоту установки апаратів над рівнем моря.

Вибрані апарати і інші пристрої установок повинні відповідати вимогам техніко-економічної доцільності.

1.6.3 Вибір і перевірка вимикачів напругою вище 1000 в

Вимикачі вибирають по номінальному струму, номінальній напрузі, за типом, родом установки, із зіставленням техніко-економічних показників і перевіряють по електродинамічній, термічній стійкості і вимикаючій здатності в режимі К.З.

а) Вибір вимикачів по номінальній напрузі зводиться до порівняння номінальної напруги установки і номінальної напруги вимикача з урахуванням того, що вимикач в нормальних умовах експлуатації допускає тривале підвищення напруги до 15% номінального, тобто:

U_{ном. а} +0.15•U_{ном. а}= U_{ном. у} + Д U_р,у,

де Uном.а -- номінальна напруга апарата-вимикача;

0,15Uном.а -- допустиме тривале підвищення напруги для вимикачів;

U_{ном. у} -- номінальна напруги установки;

Д U_р,у -- підвищення напруги в робочих умовах.

б) Вибір по номінальному струму I_H0M,_А зводиться до вибору вимикача, у котрого номінальний струм є найближчим більшим по відношенню до розрахункового струму установки Iр,у, тобто повинна бути виконана умова I_НОМ.А ?Iр,у.

в)Вибір по вимикаючій здатності зводиться до перевірки того, щоб розрахункова потужність відключення була не більше вимикаючої здатності вимикача.

г) Вибір вимикача за типом зводиться до вибору масляного, вакуумного малооб'ємного, багатооб`емного, повітряною або інших типів відповідно до умов, в яких допустимо або доцільно застосовувати даного типа вимикача.

д) Вибір вимикача по роду установки проводиться в залежності від
встановлення: на відкритому повітрі або в приміщенні (залежно від конструктивного вирішення підстанції).

Якщо вимикач забезпечений пристроєм автоматичного повторного вмикання, то вимикаюча здатність його знижується, що враховується введенням коефіціента К_АПВ < 1- Значення К_АПВ приведені в [6].

е) Вимикачі перевіряються по електродинамічній і термічної стійкості до С.К.З.

ж) Вибір вимикачів, що встановлюються до реактора, слід проводити по струму К.З. за реактором, тобто з умовою обмеження струму К.З.

Під власним часом відключення вимикача розуміється час від моменту подачі імпульсу на вимикаючу котушку до початку розбіжності дугогасячих контактів. Власний час вимикача менше повного часу дії вимикача на час горіння дуги.

Вакуумні вимикачі мають компактну конструкцію, прості в обслуговуванні і надійні в експлуатації, безшумні, не мають викидів в атмосферу, характеризуються малим часом відключення, високою швидкістю відновлення міцності проміжку для дугогасіння, великим комутаційним ресурсом, стійкістю до електромагнітних полів і вібраційних навантажень. Не вимагають додаткової установки блоку управління і блоку живлення, в разі відсутності живлення відключаються механічно.

Враховуючи вище згадане вибираємо для трансформатора ТМ-630 головного привода волочильного стану вакуумний вимикач типу ВБТЭ-М (Ml)-1O-20, з такими характеристиками:

Номінальна напруга, кВ	10
Номінальний струм, А	1000
Номінальний струм вимкнення, кА	20
Власний час вмикання, не більше, с	0,1
Струм споживання електромагніту ввімкнення, не більше, А	50
Струм споживання електромагніту вимкнення, не більше, А	2,5
Комутаційна зносостійкість, число циклів всім. - вимк. - при номінальному струмі 1000 А - при номінальному струмі 1600 А - при номінальному струмі вимкнення	50000 30000 50
Номінальна напруга кіл керування Постійного струму, В	220
Привід	електромагнітний
Вага, не більше, кг	96.

Вибір трансформатора струму.

Трансформатори струму застосовують в установках змінного струму всіх напруг для живлення послідовних котушок вимірювальних приладів і реле захисту. Первинну обмотку трансформатора струму включають у ланцюг послідовно, а до вторинної обмотки також послідовно приєднують котушки приладів і реле.

Перед вибором ТТ визначаємо потужність послідовних котушок електровимірювальних приладів.

Вибір трансформатора струму для обліку електроенергії

Для обліку електроенергії застосовуємо багатофункціональний з кількома тарифними зонами лічильник електроенергії «Евроальфа».

Розрахунки потужності, споживаної послідовними котушками приладів:

Лічильник активної й реактивної енергії	ЕвроАльфа	0,375	-	0,375
А	В	С

Сумарний опір приладів

Ом

Опір сполучних проводів

Ом

Опір контактів

r_конт=0,1Ом

Розрахункове навантаження вторинної обмотки ТТ із класом точності 0,5

Ом

Розрахункові величини й параметри обираного трансформатора токи наведено в таблиці 1.7 - Вибір трансформатора струму.



Таблиця 1.7 - Вибір трансформатора струму

Розрахункові величини	Параметри ТТ
Uуст=6 кВ Imax=140 А Z2=r2=0.476 Ом Iу=0,35 кА Вк=417,5 кА2з	Uном=6 кВ Iном=300 А Z2ном=0,6 Ом кА (КтIном)2tн=4027 кА2з

До установки приймаємо два трансформатори струму типу ТПОЛМ -6-300/5-0,5/р. Один установлюємо у фазу А, другий - у фазу С.

Вибір трансформаторів струму для кіл вимірів і кіл релейного захисту.

Розрахунки потужності споживаної послідовними котушками приладів приведені в таблиці 1.8.

Таблиця 1.8 - Розрахунки потужності споживаної послідовними котушками приладів

Найменування приладів	Тип	Потужність котушок по фазах
		А	В	С
Амперметр Ваттметр Вольтамперметр реактивний Фазометр	3762 Д772 Д-772 Э-772	3 5 5 2,5	3 - - -	3 5 5 2,5
Разом		15,5	3	15,5

Сумарний опір приладів:

Ом,

Ом - опір сполучних проводів;

Ом - опір контактів.



Розрахункове навантаження трансформатора струму

Ом.

До установки приймаємо шість трансформаторів струму типу ТПОЛМ -6-300/5-0,5/р (по два в кожну фазу). Вимірювальні прилади розподіляємо по обмотках класу точності 0,5; релейний захист по обмотках класу точності р.

Вибір трансформатора напруги

Трансформатори напруги застосовуються в установках змінного струму напругою 380 В і вище для живлення паралельних котушок вимірювальних приладів і реле захисту. Первинну обмотку трансформатора напруги підключають паралельно до мережі, а до вторинної обмотки приєднують паралельні котушки приладів і реле.

До установки приймаємо трансформатор напруги типу НТМИ-6 і запобіжники типу ПКТ-6. Максимальний струмовий захист (МТЗ) з витримкою часу.

Струм спрацьовування захисту:

А,

де Imax=140 А - струм, споживаний обмоткою ВН трансформатора допоміжного привода волочильного стану режимі максимального навантаження;

Кн=1.2 - коефіцієнт надійності для реле РТ-40;

Ксх=1 - коефіцієнт схеми для схеми повна зірка.

Струм спрацьовування реле

А,

де Ктт=300/5=60 - коефіцієнт трансформації трансформатора струму.

З каталогу вибираємо реле типу РТ-40/6 зі струмом спрацьовування від 3 до 6 А. Приймаємо уставку спрацьовування реле Iср.р=6А>Iср.р'=3,29А.

Струм спрацьовування захисту (порахований)

А.

Коефіцієнт чутливості захисту

де кА

Струмове відсічення

Струм спрацьовування захисту

кА

де Кн=1,3 - коефіцієнт надійності для реле РТ-40

Iк.max=1.15Iк.min=1,151,68=1,932 кА

Струм спрацьовування реле:

А

З каталогу беремо реле типу РТ-40/50 зі струмом від 25 до 50 А.

Приймаємо уставку реле Iср.р'=50 А.

Струм спрацьовування захисту (перерахований)

А.

Коефіцієнт чутливості

де Iк⁽²⁾=0,87Iк⁽³⁾=0,87*9,01=7,84кА - струм двофазного короткого замикання на стороні ВН трансформатора ТМ-630.

Захист нульової послідовності.

Струм спрацьовування захисту:

А.

Струм спрацьовування реле:

А.

1.6.4 Енергозбереження

В даний час у світі енергозбереження стало пріоритетним направленим технічної політики. Це зв'язано, по-перше, з дефіцитом основних енергоресурсів, по-друге, зі зростаючою вартістю їхнього видобутку, у третіх, із глобальними екологічними проблемами, що сказались останнім годиною.

Енергозбереження в будь-якій сфері зводиться власне кажучи до зниження марних втрат енергії. Аналіз втрат у сфері виробництва, розподілу і споживання електроенергії показує, що велика частина втрат (до 90%) приходитися на сферу енергоспоживання, тоді як утрати при передачі електроенергії складають лише 9-10%. З цього стає ясно, що основні зусилля по енергозбереженню повинні бути сконцентровані саме в сфері споживання електроенергії.

Структуру споживачів електроенергії можна представити в такий спосіб: електроприводи - 62%, електричний транспорт - 9%, електротермія і електротехнологія - 8%, освітлення та інші споживачі - 21%.
За даними європейських експертів вартість електроенергії, споживаної щорічно середнім двигуном у промисловості, майже в 5 разів перевершує його власну вартість. Очевидно, що за годину служби двигуна (десятки років) енергетична складова незрівнянно вище складової, зв'язаної з капітальними витратами, у зв'язку з чим турбота про оптимізацію саме енергетичної складової є особливо важливою.

Сучасний рівень розвитку силової електроніки, мікропроцесорних засобів керування і контролеві, засобів автоматичного регулювання дозволяє широко використовувати ці технічні досягнення для рішення задач енергозбереження. Застосування сучасних способів регулювання швидкості технологічних механізмів у сполученні із широкими можливостями автоматизації може забезпечити оптимальне використання енергетичних ресурсів.

Метою даного проекту є модернізація головного привода волочильного стану в умовах ЗАТ «Ніко Т`юб».

В даний час головний привід станка живиться від тиристорного перетворювача постійного струму. Цей перетворювач вже морально і фізично застарів, тому буде встановлено асинхронний двигун разом з перетворювачем частоти “АВВ” серії “800”, що дозволить суттєво зменшити споживання електричної енергії.



Висновки

В розділі Основна частина були проведені перевірочні розрахунки потужності двигуна. Встановлений на головному приводі волочильного стану двигун потужністю 260 кВт має більшу потужність ніж розрахунковий 250 кВт. Перевірка двигуна на перевантажувальну здатність показала, що двигун задовольняє вимогам л=1,83<2. Був зроблений розрахунок та вибір елементів системи керування. Розроблена нова схема керування двигуном головного привода волочильного стану, встановлено асинхронний двигун разом з перетворювачем частоти “АВВ” серії “800”. У розділі проведений математичний опис об'єкту управління на підставі якого, за допомогою пакету прикладних програм SIMULINK, розроблена модель об'єкту. В процесі моделювання, були отримані графіки роботи привода і системи автоматичного регулювання швидкості асинхронного двигуна головного привода волочильного стану.

Размещено на Allbest.ru

...