Автоматизация процесса мокрого помола сырья в трубной шаровой мельнице

Размещено на http://www.allbest.ru/

[Введите текст]

МИНИСТЕРСТВО ОБРАЗОВАНИЯ И НАУКИ РЕСПУБЛИКИ КАЗАХСТАН

Восточно-Казахстанский государственный технический университет им. Д. Серикбаева

Факультет информационных технологий и энергетики

Кафедра «Приборостроение и автоматизация технологических процессов»

ПОЯСНИТЕЛЬНАЯ ЗАПИСКА

к курсовой работе

на тему «Автоматизация процесса мокрого помола сырья в трубной шаровой мельнице»

Усть-Каменогорск 2016 г.



ВВЕДЕНИЕ

За последние несколько лет широкое распространение в сфере науки и новых технологий получило такое понятие, как автоматизация технологических процессов и производств. Автоматизация производства - это применение комплекса средств, позволяющих осуществлять производственные процессы без непосредственного участия человека, но под его контролем. Автоматизация производственных процессов приводит к увеличению выпуска, снижению себестоимости и улучшению качества продукции.

Одним из главных средств интенсификации в промышленности является концентрация ресурсов на важнейших направлениях научно-технического прогресса, к которым отнесена и комплексная автоматизация производства. Автоматизированные системы управления оборудованием и технологическими процессами внедряют во все без исключения отрасли промышленного производства.

Характерные особенности современного этапа автоматизации состоят в том, что она опирается на революцию в электронно-вычислительной технике, на самое широкое использование мини - и микро-ЭВМ, а также на быстрое развитие робототехники и гибких производственных систем.

Применение современных средств и систем автоматизации позволяет решать следующие задачи:

- вести процесс с производительностью, максимально достижимой для данных производительных сил, автоматически учитывая непрерывные изменения технологических параметров, свойств исходных материалов и полуфабрикатов, изменений в окружающей среде, ошибки операторов;

- управлять процессом, постоянно учитывая динамику производственного плана для номенклатуры выпускаемой продукции путем оперативной перестройки режимов технологического оборудования, перераспределения работ на однотипном оборудовании и т. п.;

- автоматически управлять процессами в условиях, вредных или опасных для человека.

Широкое внедрение систем автоматизации приносит промышленности кроме прямого экономического эффекта существенный организационный эффект, так как требует специалистов высокой квалификации, и, следовательно, повышает общий уровень организации производства (уменьшает степень неупорядоченности) и его культуры, улучшает стиль и эффективность руководства и т.д.

Уровень механизации и автоматизации производственных процессов сегодня является одним из важнейших показателей научно-технического прогресса в стране.



1. СИСТЕМЫ УПРАВЛЕНИЯ ПРИГОТОВЛЕНИЕМ СЫРЬЯ

В многокамерных трубных шаровых мельницах осуществляется процесс мокрого помола сырья. На вход мельницы с помощью дозаторов или тарельчатых питателей из бункеров непрерывным потоком подаётся размалываемый материал, по трубопроводу подеётся вода. В дальнейшем шлам поступает на обжиг во вращающуюся печь. В процессе измельчения должна обеспечиваться стабилизация влажности и тонкости помола шлама, а также поддержание их значений на заданных технологической картой величинах. При этом влажность шлама должна быть минимальна, так как избыточное содержание воды в шламе приводит к дополнительным затратам топлива на ее испарение в печах. В то же время в шламе должно содержаться столько влаги, чтобы он беспрепятственно проходил мельницу и печь, а также перекачивался насосами. В системах контроля и регулирования широко применялись индикаторы вязкости, показания которых связаны с влажностью шлама.

Тонкость помола зависит как от расхода сырья, подаваемого в мельницу, так и от его размалываемости. Расход сырья контролируется дозаторами или тарельчатыми питателями. Измерение размалываемости сырья представляет значительные трудности. Поэтому для контроля факторов, связанных с размалываемостыо, применяют косвенные методы. Одним из таких факторов является уровень заполнения мельницы материалом, поскольку при неизменной производительности он зависят от размалываемости сырья.

Уровень материала в шаровой мельнице измеряют вибрационным (или электроакустическим) методом. В его основе лежит зависимость характеристик шума, издаваемого мельницей, от количества находящегося в ней материала. Чем меньше уровень загрузки мельницы материалом, тем интенсивнее вибрационный сигнал и наоборот. Устройство, контролирующее уровень загрузки мельницы материалом, устанавливается в начале первой камеры в так называемой зоне дробления (УКЗМ). Здесь воспринимается сигнал изменения количества и размалываемости материала. Колебания вязкости шлама на выходе из мельницы вызываются изменением подачи материала или воды, а также изменением физических свойств сырья.

Вязкость шлама на выходе из мельницы измеряется индикатором вязкости. Значительное время запаздывания в мельнице затрудняет управление расходом воды непосредственно по индикатору вязкости. Поэтому в качестве косвенного, статистически связанного с ним промежуточного параметра, отражающего изменение вязкости шлама, используется сигнал другого вибрационного устройства, установленного в так называемой зоне шламообразования, расположенной от входа на расстоянии 35--40 % длины мельницы (УКЗМ2).

Рисунок 1 - График зависимости сигнала УКЗМ1 и УКЗМ2 в зоне дробления f, от производительности мельницы Q

Перечисленные параметры, а также результаты измерения расхода воды (индукционным расходомером или дифманометром), известняка и добавок (по положению ножа тарельчатого питателя или с помощью дозирующих устройств) представляются оператору на показывающих, записывающих приборах пли па дисплее и печатающих устройствах.

Для изучения мельницы как объекта регулирования и построения основных технологических зависимостей с помощью системы контроля и дистанционного управления определяются связи между технологическими величинами. Так, на рис. 1, а приведены зависимости сигнала УКЗМ1 в зоне дробления f1, от производительности мельницы Qс при различном гранулометрическом составе материала, который является одним из показателен размалываемости. Линия 3 характеризует наиболее крупный и трудноразма-лываемый материал, 2 -- средний, 1 -- легко размалываемый.

Уровень загрузки первой камеры мельницы материалом в зоне дробления зависит не только от производительности мельницы, но и от размалываемости сырья. При неизменной производительности мельницы трудноразмалываемый материал недоизмельчается, а легкоразмалываемый измельчается до чрезвычайно малых частиц. В то же время поддержание постоянного уровня загрузки первой камеры, т. е. величины f1 приводит к обратному явлению: подача в мельницу легкоразмалываемого сырья столь велика, что шлам на выходе будет грубого помола. Вынесенная на график линия 4 является линией постоянного значения тонкости помола р.

Стабилизация заданной тонкости помола достигается путем поддержания определенного соотношения между изменениями величин сигнала УКЗМ1 f1 первой камеры и производительности Qс.Зависимость сигнала УКЗМ2 в зоне шламообразования f11 от изменения расхода воды Qв при различных расходах материала в мельницу Qс имеет вид, показанный на рис. 1. Из графика следует, что при постоянном значении Qс увеличение расхода подаваемой в мельницу воды приводит к увеличению сигнала УКЗМ2, и наоборот.

Если установись новое значение Qс, то линия переместится почти параллельно самой себе. Таким образом, сигнал УКЗМ2 в зоне шламообразования зависит от расхода материала, изменение которого вызывает изменение уровня в зоне, и от расхода воды. Следовательно, сигнал УКЗМ2, установленный в зоне шламообразования, может быть использован в качестве промежуточного параметра для регулирования вязкости шлама.

Нанесенная на график линия 4 является линией равных значений вязкости шлама. Стабилизация заданной вязкости шлама µ достигается путем поддержания определенного соотношения между изменениями величины f11 и расходом подаваемой в мельницу воды Qв. Изменения гранулометрического состава и расхода подаваемого в мельницу материала, вызывая изменения уровня смеси в зоне шламообразования, компенсируются пропорциональным изменением расхода воды с помощью УКЗМ2. На рис. 2 изображена блок-схема системы автоматического регулирования мокрого помола сырья. Сигналы от устройства контроля загрузки мельницы УКЗМ1 и датчика расхода сырья (дозатора, весоизмерителя или положения ножа тарельчатого питателя) подаются на вход регулирующего прибора 1-4 загрузки мельницы материалом. При соответствующих параметрах настройки регулирующий прибор поддерживает определенное соотношение сигналов датчиков f1 и Qс, благодаря чему колебания тонкости помола шлама становятся меньшими, чем при ручном управлении процессом.

Рисунок 2 - Функциональная схема системы автоматического регулирования процесса мокрого помола сырья

При изменении уровня загрузки первой камеры материалом изменяется величина сигнала УКЗМ1, подаваемого на регулирующий прибор, который воздействует на исполнительный механизм ИМ1 и перемещает нож тарельчатого питателя (или задатчик дозатора) до тех пор, пока сигнал обратной связи по положению ножа питателя (или расходомера сырья) не сбалансирует регулирующий прибор. Соотношение сигналов датчиков, поддерживаемое регулирующим прибором, при этом остается неизменным.

Система автоматического регулирования вязкости шлама управляет расходом воды в мельницу. На регулирующий прибор Р2 подаются сигналы УКЗМ2, а также дифманометра ДМ или другого расходомера воды. При изменении сигнала УКЗМ2, вызванного изменением расхода материала, регулирующий прибор Р2 воздействует на исполнительный механизм ИМ2, который с помощью пережимного или иного устройства пропорционально изменяет расход воды. При соответствующих параметрах настройки регулирующий прибор поддерживает определенное соотношение между сигналами датчиков f11 и Qв, уменьшая тем самым возможные колебания вязкости шлама па выходе мельницы, которая контролируется индикатором вязкости РВ.

Сигналы вязкости и тонкости помола шлама непосредственно подать на вход регулирующего прибора нельзя из-за значительного транспортного запаздывания и возможной «раскачки» системы. Если же на вход регуляторов подавать эти сигналы, усредненные за определенный промежуток времени (0,5--1,0 ч) и с учетом времени запаздывания по каждому каналу, т.е. реализовать двухкаскадную двухконтурную систему управления, качество работы такой системы будет значительно выше.

Для дистанционного управления процессом служат ключи выбора режима работы, ключи дистанционного управления с самовозвратом и указатели положения регулирующих органов.

Резкое и длительное изменение свойств размалываемого материала, перегрузка мельницы мелющими телами приводят к необходимости подбора параметром статической настройки. Некоторые параметры медленно изменяются во времени, например уменьшение массы шаровой загрузки. Эти изменения могут вызвать отклонение тонкости помола и вязкости шлама на выходе из мельницы, что требует корректировки или подстройки настроечных параметров.

Если с течением времени вязкость или тонкость помола шлама установятся на новом значении, отличающемся от заданного, то нужно изменить положение задатчиков регулирующих приборов, чтобы, восстановить прежние значения параметров.

При возникновения длительных незатухающих колебаний параметров качества около заданных значении надо подстроить передаточный коэффициент соответствующего регулирующего прибора. Для проверки выбранных параметров настройки ведется наблюдение за характером изменения технологических параметров измельчения в течение длительного периода.

Система автоматического регулирования мокрого помола сырья была реализована в виде установки КРС-63. По усредненным данным, эта установка повышала производительность сырьевых мельниц на 6,9%, снижала влажность шлама на 1,3 %, уменьшала разброс топкости помола в два раза.

Для мельницы самоизмельчения «Гидрофол» также разработана СКР. В составе данной системы имеются три контура управления:

управление скоростью двигателя транспортера, подающего мел и мельницу. Используется двигатель постоянного тока с тиристорным преобразователем. Управляющее воздействие изменяется в зависимости от активной мощности приводного двигателя, характеризующей степень заполнения мельницы;

управление расходом глиноогарочного шлама, подаваемого в мельницу, в соответствии с заданным отношением к расходу мела. Контроль расхода осуществляется индукционным расходомером ИР-51 (ИР-11), управление - путем воздействия на шламовые задвижки или пережимные устройства;

управление расходом воды в мельницу по цепи: индикатор вязкости шлама, установленный на выходе мельницы, - блок преобразования сигнала -- регулятор - исполнительный механизм (ИМ) - задвижка или пережимное устройство, изменяющее подачу воды.

2. АВТОМАТИЗАЦИЯ ПРОЦЕССА МОКРОГО ПОМОЛА СЫРЬЯ В ТРУБНОЙ ШАРОВОЙ МЕЛЬНИЦЕ

Цементное сырье независимо от его вида подготавливают в трубных шаровых мельницах. Если завод использует мягкое пластичное сырье -- мел и глину, то мельницы служат только для окончательного его измельчения. При работе на твердых породах весь процесс измельчения' после его дробления ведется непосредственно в трубных мельницах.

Шаровая (трубная) мельница является основным агрегатом для тонкого измельчения в цементной промышленности. Она отличается простотой конструкции, надежностью, удобством эксплуатации и обеспечивает высокую степень измельчения. При вращении мельницы мелющие тела под действие центробежной силы прижимаются к внутренней стенке корпуса и поднимаются на определенную высоту, но под действием силы тяжести отрываются от корпуса и при падении разбивают куски материала, которые непрерывно поступают в мельницу. Измельчение его происходит в процессе перемещения вдоль мельничного барабана. Чем длиннее этот путь, тем больше степень измельчения. Мельницы должны иметь достаточную длину (10…14 м), которая обеспечивает необходимое время пребывания материала в мельнице и соответствующую тонкость помола.

Системы автоматического управления процессом помола в многокамерных шаровых мельницах открытого цикла должны обеспечивать стабилизацию технологических параметров -- тонкости помола, влажности и максимальной производительности (рис.3).

В автоматическом регулировании загрузки мельниц сырьем заложен принцип поддержания соотношения между частотой шума в первой камере и величиной расхода подаваемого материала электронным регулирующим прибором. При этом величину соотношения принимают такой, при которой колебания тонкости помола шлама получаются наименьшими. У первой камеры установлен микрофон, который воспринимает частоту шума, издаваемого камерой, и преобразует ее в электродвижущую силу. Для контроля и регулирования процессов мокрого помола используют микрофоны с экранировочными щитками, что повышает направленность их действия. Возбужденная в микрофоне электродвижущая сила передается в усилительно-преобразующий блок, который усиливает и преобразует шумовую электродвижущую силу в напряжение постоянного тока. Величина напряжения пропорциональна этой частоте. Полученное таким образом напряжение подается на электронный автоматический потенциометр, измеряющий и регистрирующий величину напряжения и, следовательно, заполнение мельницы материалом.

Рисунок 3 - Схема автоматического регулирования помола сырья в трубной шаровой мельнице

асинхронный двигатель помол мельница

Сигнал с автоматического потенциометра поступает на вход электронного регулирующего прибора, управляющего исполнительным механизмом, который переставляет нож тарельчатого питателя. На ноже питателя установлен индукционный преобразователь расхода сырья. Исполнительный механизм включается лишь тогда, когда величина регулируемого параметра выходит за пределы зоны нечувствительности регулирующего прибора. Поскольку при изменении размалываемое™ материала изменяется частота шума камеры, регулятор всякий раз уменьшает или увеличивает количество материала, поступающего в мельницу. Система автоматического регулирования загрузки сырья устраняет перегрузку второй и третьей (а в четырехкамерной мельнице и четвертой) камер при подаче мелкого сырья и недогрузку этих камер при подаче крупного сырья. В результате становится возможным иметь меньший разброс значений тонкости помола шлама.

В основу автоматического регулирования влажности шлама, выходящего из мельницы, положен принцип поддержания определенного соотношения между частотой шума в зоне шлакообразования и расходом воды, подаваемой в мельницу. Величину этого соотношения принимают, исходя, из необходимости обеспечить минимальные колебания влажности шлама. Принятое соотношение поддерживают автоматически электронным регулирующим прибором, на вход которого подается сигнал, пропорциональный уровню загрузки мельницы и плотности шлама в зоне шламообразования (под зоной шламообразования подразумевают ту часть длины мельницы, где вся вода усвоена материалом, и перемещение водяного потока относительно материала практически отсутствует). Сигнал пропорциональный расходу воды, также подается на вход регулирующего прибора. Электронный регулирующий прибор получает также и сигнал от системы автоматической коррекции, пропорциональный степени вязкости шлама. Указанная система коррекции автоматически изменяет расход воды при отклонении вязкости шлама от заданной величины.

В схеме автоматического регулирования влажности шлама, выходящего из мельницы, использован промежуточный каскад регулирования расхода воды по частоте шума второй камеры. Микрофон, установленный вблизи обечайки мельницы у зоны шламообразования против середины второй камеры, воспринимает частоту шума в этой камере. В усилительно-преобразующем блоке э. д. с. микрофона усиливается и преобразуется в напряжение постоянного тока, которое подается на вход электронного автоматического потенциометра. Потенциометр измеряет и регистрирует величину напряжения и косвенно загрузку второй камеры шламом, а также его вязкость. С реостатного преобразователя автоматического потенциометра сигнал поступает на вход электронного регулирующего прибора, управляющего исполнительным механизмом, который установлен на кране трубопровода.

Измерителем расхода воды служит дифманометр. От него сигнал поступает на электронный регулирующий прибор, который и обеспечивает стабилизацию расхода воды в заданном объеме. Исполнительный механизм включается только тогда, когда величины регулируемых параметров -- расход воды или шум -- в зоне шламообразования выходят за пределы нечувствительности регулирующего прибора.

При изменении частоты шума в зоне шламообразования регулятор автоматически изменяет расход подаваемой в мельницу воды. При стабильном давлении в трубопроводе и достаточно линейной характеристике крана обратную связь через расходомер заменяют жесткой обратной связью от исполнительного механизма, перемещающего кран. Если расход воды изменяется в результате изменения давления в водопроводной магистрали, то регулятор восстанавливает заданный расход воды.

При работе рассмотренного каскада регулирования в качестве самостоятельного регулятора влажности необходимо периодически изменять его задания, поскольку происходит постоянный «уход» вязкости шлама от заданной величины. С этой целью в схеме предусмотрен каскад регулирования, состоящий из вискозиметра и регулирующего прибора прерывистого действия. Такой регулятор при большом запаздывании и плавном изменении регулируемой величины (что наблюдают при применении промежуточного каскада) позволяет улучшить динамическую характеристику регулирования".

В последние годы институт ВИАСМ проводит работы по созданию усовершенствованной системы управления процессом мокрого помола сырья в мельницах при помощи УВМ. Для этой цели использована УВМ «Днепр-1». Она позволяет вводить информацию от релейных частотных, а также аналоговых преобразователей, обладающих унифицированным выходом 0-5 мА. В принятой схеме УВМ воздействуют на параметры настройки системы автоматизации, поддержания их оптимальными в соответствии с принятым алгоритмом управления. В связи с тем что с течением времени необходимо корректировать коэффициент передачи и задания системы регулирования из-за изменения свойств подаваемого материала, перегрузки мельницы, уменьшения во времени шаровой загрузки, с выходных устройств УВМ в систему регулирования подаются корректирующие сигналы.

Управляющее воздействие для изменения коэффициента передачи подается с аналогового выхода УВМ на вход автоматического, самопишущего потенциометра с реостатным задатчиком. Напряжение прямого сигнала электроакустического преобразователя, зависящее от положения реостатного задатчика автоматического потенциометра, суммируется с напряжением сигнала обратной связи по расходу регулируемого компонента (воды или материала) и с напряжением управляющего воздействия от УВМ по изменению задания. Суммарный сигнал поступает на вход регулируемого прибора. Основные преимущества этой схемы заключаются в том, что использована аппаратура, серийно выпускаемая промышленностью.

3. КОНТРОЛЬ ВЛАЖНОСТИ МАТЕРИАЛА

Одним из технологических параметров характеризующих режим мокрого способа производства, является влажность материала на выходе из цепной завесы. Она обусловливает гранулометрический состав материала, скорость движения его в последующих зонах, интенсивность теплопередачи от газа к материалу, пылеунос из печи. Непрерывная информация о влажности материала за цепной завесой необходима для опережающего контроля в системе управления печью.

Для технологических линий сухого способа производства важным параметром является степень декарбонизации материала после запечных теплообменных устройств. Использование этого параметра позволит системе управления заранее воздействовать в нужном направлении на подаваемое в декарбонизатор или печь топливо.

Контроль этого параметра производится нейтронным методом, заключающимся в использовании замедления нейтронов при их упругом рассеянии на ядрах атомов водорода (контроль влажности) или углерода {контроль степени декарбонизации). Нейтронный метод положен в основу разработанного Гипроцементом и ВНИИРТом (Всесоюзным научно-исследовательским институтом радиационной техники) нейтронного влагомера НИВА-2 (рис. 4).

Рисунок 4 - Нейтронный влагомер НИВА-2

Основу данного влагомера составляют детектирующее устройство (ДУ), устанавливаемое у корпуса печи, и электронно-измерительный блок.

Детектирующее устройство состоит из плутоний-берллиевого источника быстрых нейтронов с выходом порядка 105 нейтрон/с, четырех высокоэффективных гелиевых счетчик медленных нейтронов типа СИМ-18-1 и электронного блока усиления и формирования импульсов. Электронно-измерительный блок выключает в себя измерительно-пересчетный блок (БИП), блок таймера (БТ), блок управления (БУ) и блок преобразований индикация (БПИ), с выхода которого сигнал поступает на вход ЭВМ и на вторичный прибор.

Пределы измерения влажности, на шкале прибора 3--25 %, основная погрешность 1,5%.

Особенностями АСУТП помола сырья являются:

- алгоритм управления процессом в переходных режимах, необходимый для ввода технологического процесса в режим после пуска мельницы и подачи в нее сырья, а также при длительных перебоях в его поступлении;

- алгоритмы диагностики ряда нарушений технологического процесса, таких как “завал”, “замазывание” и др.;

- увеличение числа и централизация сигналов технологических параметров как дискретных, так и аналоговых, и вывод их на дисплей и печать

- возможность использования в АСУТП более сложных законов регулирования;

- оптимальное управление, гарантирующее лучшее качество управления процессом;

- реализация непосредственного цифрового управления исполнительными механизмами, управляющими подачей сырья и воды в мельницу. Исходной информацией в АСУТП являются дискретные сигналы о работе мельницы и вспомогательных механизмов, поступлении сырья в мельницу,а также аналоговые сигналы о расходе воды и сырья, загрузке мельницы материалом, вязкости шлама, токе нагрузки и активной мощности главного привода.

4. ТРЕБОВАНИЯ К АВТОМАТИЗИРОВАННЫМ СИСТЕМАМ КОНТРОЛЯ И УПРАВЛЕНИЯ

Рисунок 5 - Блок-схема КТС АСУТП

Требования:

*текущий контроль технологических параметров;

*обнаружение нарушений технологического процесса и аварийных ситуаций;

*расчет средних за определенный период значений показателей работы мельницы, а также среднеквадратичных отклонений;

*регистрация и учет времени работы оборудования и перебоев в подаче сырья.

Уровень загрузки мельницы в зоне дробления, с помощью усилительно-преобразующего блока УПБ1.

Уровень загрузки и состояния материала в зоне шламообразования с помощью УПБ2.

Вязкость сырьевого шлама - ротационным вискозиметром РВ.

Расход воды - дифманометром ДМ.

Расход известняка - положение ножа исполнительного механизма ИМ., или положением индукционного датчика весов.

В системе управления процессом реализован контур управления загрузкой мельницы сырьем и расходом воды по косвенным переменным. В контуре управления расходом воды учитываются показания индикатора вязкости на выходе из мельницы, и осуществляется самонастройка этого контура.

Каскад управления загрузкой сырьем и расходом воды по косвенным переменным (вибрационным сигналам) обеспечивает удовлетворительную компенсацию значительной части высокочастотных возмущений. Каскад управления с использованием показании индикатора вязкости шлама компенсирует низкочастотные возмущения, не воспринимаемые промежуточным сигналом.

На рисунке 5 представлена блок-схема КТС АСУТП. На экран дисплея оператор может о любой момент вывести интересующую его информацию о любой мельнице; на печатающем устройстве в конце смены производится распечатка технико-экономических показателей работы системы и агрегатов цеха за 8 ч.

Для получения таких положительных эффектов автоматическая система регулирования должна удовлетворять следующим требованиям:

* Обеспечить статическую ошибку - не более 0,05 %.

* Максимальное перерегулирование у, - не более 10 %.

* Время регулирования tр - не более 50 с.

* Время нарастания - не более 15 с.

* Запас устойчивости по амплитуде - не менее 10 дБ.

* Запас устойчивости по фазе - от 30 до 80 град.

5. ОПРЕДЕЛЕНИЕ МОЩНОСТИ И ТЕХНИЧЕСКИХ ХАРАКТЕРИСТИК АСИНХРОННОГО ДВИГАТЕЛЯ, ВХОДЯЩЕГО В АВТОМАТИЗИРОВАННЫЙ ЭЛЕКТРОПРИВОД ШАРОВОЙ МЕЛЬНИЦЫ

Цель работы

Целью расчета является определение мощности и технических характеристик асинхронного двигателя.

Техническое задание

Спроектировать трехфазный асинхронный двигатель с короткозамкнутым ротором серии 4А климатического исполнения «УЗ». Натяжение обмотки статора U = 220/380B

Исходными данными для электромагнитного расчета асинхронного двигателя являются:

1. Номинальное фазное напряжение (В) - U1H

2. Схема соединение концов обмотки статора

3. Частота питающей сети - ѓ1 = 50 Гц

4. Синхронная частота вращения поля статора - п1, = 3000 об/мин

5. Степень защиты

6. Геометрические размеры сердечника:

- наружный диаметр сердечника статора - Da = 0,168 м

- внутренний диаметр сердечника статора - D = 0,105 м

- длина сердечника статора - l1 = 0,0715 м

- воздушный зазор - ? = 0,0006 м

- размеры пазов статора - b11= 0,0049; b12 = 0,0071; h11 = 0,0158; bш1= 0,003; hш1 = 0,001

- размеры пазов ротора - b21= 0,006; b22= 0,0023; h21 = 0,039; bш2= 0,0015; hш2 = 0,0005

7. Число пазов статора - Z1 = 72

8. Число пазов ротора -- Z2 = 58

9. Скос пазов ротора - bск = 0

10. Ширина короткозамыкающего кольца - aкл = 0,0092

11. Высота короткозамыкающего кольца - bкл = 0,02

6. ВЫПОЛНЕНИЕ ПРАКТИЧЕСКОЙ РАБОТЫ

Расчет геометрических размеров сердечников статора, ротора, расчет постоянных.

Расчетная длина сердечника статора (м):

l? = l1

l1= 0,04 + 0,3*0,105 = 0,0715 (1)

Размеры пазов статора (м):

-высота паза

hnl = h1l + hшl

hnl = 0,0158+ 0,001 = 0,0168 (2)

-высота зубца

hzl = hnl

hzl = 0,025 (3)

-высота коронки

hk1 = (b11 - bш1)

hk1 = (0,0049- 0,001)/3,5 = 0,0078 (4)

-размер паза

h12 = h1l - hk1

h12 = 0,0158- 0,0005 = 0,0158 (5)

Зубцовый шаг статора (м):

t1=рD/Z1



t1 = 3,14*0,211/72 = 0,0092 (6)

Ширина зубца статора (м):

Средняя ширина зубца статора (м):

bz1 = (bz1' + bz1'')/2

bz1 = (0,006 + 0,0041)/2 = 0,005 (9)

Высота ярма статора (м):

ha= [Da - ( + 2hn1)]/2

ha = [0,313 - (0,168 + 2*0,025)]/2 = 0156 (10)

Длина сердечника ротора (м):

l 2 = l 1 + 0.05

l 2= 0,0715 +0,05 = 0,1215 (11)

Наружный диаметр сердечника ротора (м):

D2 = D - 2?

D2 = 0,105 -2*0,0006 = 0,1038 (12)

Внутренний диаметр сердечника ротора (м):

Dj = 0.3D

Dj = 0,3*0,105 =0,0315 (13)

Размеры пазов ротора (м):

- высота паза ротора

hn2 = h21 + hш2

hn2 = 0,039+ 0,0005=0,0395 (14)

-высота зубца ротора

hz2 = hn2

hz2 = 0,04 (15)

- размер паза

h22 = h21 - (b21 + b22)/2

h22 = 0,039 - (0,006+ 0,0023)/2 = 0,0154 (16)

Зубцовый шаг ротора (м):

t2=рD2/Z2

t2 = 3,14*0,2098/58 = 0,01136 (17)

Ширина зубца ротора (м):



Средняя ширина зубца ротора (м):

bz2 = (bz2' + bz2'')/2

bz2 = (0,0049 + 0,0043)/2 = 0,0046 (20)

Высота ярма ротора (м):

hj = (D2 - Dj - 2h2)/2

hj = (0,2098 - 0,0633 - 2*0,04)/2= 0,03325 (21)

Относительная величина скоса пазов:

bck'= bck/t2

bck' = 0/0,00114 = 0 (22)

Площадь поперечного сечения паза ротора, сечения стержня к. з. обмотки ротора (мм2):

площадь поперечного сечения короткозамыкающего кольца обмотки ротора (мм2):

qкл = аклbкл106

qкл =0,0092*0,02*106 = 184 (24)

Синхронная угловая скорость вращения магнитного поля (рад/с):



ї = рn1/60

ї = 3,14*3000/60 = 157 (25)

Число пар полюсов машины:

p = 60f/nl

р = 60*50/3000 = 1 (26)

Полюсное деление (м):

ф = рD/2p

т = 3,14*0,211/2*1 =0,3313 (27)

Число пазов на полюс и фазу:

q = Zl/(2pml),

q = 72/(2*1*3) =12 ' (28)

где m1 =3 - число фаз обмотки статора.

7. ПРАВИЛА БЕЗОПАСНОЙ ЭКСПЛУАТАЦИИ, ОХРАНА ТРУДА И ОКРУЖАЮЩЕЙ СРЕДЫ

При большой насыщенности предприятий цементной промышленности сложными механизмами и установками по добыче и переработке сырья, обжигу сырьевых смесей и измельчению клинкера, перемешиванию, складированию и отгрузке огромных масс материалов, наличию большого количества электродвигателей, особое внимание должно уделяться созданию благоприятных условий для безопасной работы трудящихся. Организацию охраны труда следует осуществлять в полном соответствии с «Правилами по технике безопасности и производственной санитарии на предприятиях цементной промышленности».

Поступающие на предприятие рабочие должны допускаться к работе только после их обучения безопасным приемам работы и инструктажа по технике безопасности. Ежеквартально необходимо проводить дополнительный инструктаж и ежегодное повторное обучение по техники безопасности непосредственно на рабочем месте. Во время работы необходимо соблюдать все правила использования технологического оборудования, соблюдать правила безопасной эксплуатации транспортных средств, тары и грузоподъемных механизмов, соблюдать указания о безопасном содержании рабочего места. В аварийных ситуациях необходимо неукоснительно выполнять все правила регламентирующие поведение персонала при возникновении аварий и ситуаций, которые могут привести к авариям и несчастным случаям. По окончании работы должно быть выключено все электрооборудование, произведена уборка отходов производства и другие мероприятия, обеспечивающие безопасность.

На действующих предприятиях необходимо оградить движущиеся части всех механизмов и двигателей, а также электроустановки и площадки. Должны быть заземлены электродвигатели и электрическая аппаратура.

Большая задымленность на заводах ликвидируется при накладке аспирационных систем, установки очистных систем (их герметичность). В задымленных местах рабочие должны применять средства защиты от пыли.

Перед началом работы необходимо проверить исправность оборудования, приспособлений и инструмента, ограждений, защитного заземления, вентиляции.

Агрегат, на котором работают люди, должен быть оснащен необходимыми предупредительными плакатами, оборудование должно иметь соответствующую окраску, должна быть выполнена разметка проезжей части. В качестве заземляющих проводников применяют полосовую или круглую сталь, прокладку которых производят, открыто по конструкции здания на специальных опорах. Заземлительное оборудование присоединяется к магистрали заземления параллельно отдельными проводниками.



ЗАКЛЮЧЕНИЕ

Наиболее высокий уровень автоматизации в промышленности строительных материалов имеет цементное производство. Основной предпосылкой для этого является соответствующее состояние технологических протоков производства. Доминирующий способ производства цемента в РК - мокрый способ, поэтому основной объем работ по автоматизации цементной промышленности связан с этим способом. Вместе с тем в последние годы внедряют и сухой способ производства цемента.

Существующий уровень автоматизации цементного производства характеризуется установкой на всех технологических переделах приборов автоматического контроля, как общепромышленного назначения, так и специфических, специально созданных для цементной промышленности. На передовых заводах осуществляется комплексная автоматизация производства. Разработаны, внедрены и показали высокую надежность и эффективность системы автоматизации основных технологических процессов - приготовления сырья, обжига и помола клинкера. Созданы и серийно выпускаются установки автоматического контроля и регулирования процесса сушки шкалы в прямоточных сушильных барабанах, процесса охлаждения цементного клинкера в холодильниках колосникового типа. Всего в цементной промышленности внедрено и работает около 600 различных систем автоматизации.

Успехи отечественной науки и техники в области создания электронных управляющих машин позволили перейти к качественно новому этапу автоматизации, характеризующемуся переходом от автоматизации отдельных технологических агрегатов к автоматизации участков производства и завода в целом. Необходимые для этого работы по математическому описанию объектов управления и разработке алгоритмов управления производят в различных научно-исследовательских центрах Казахстана.

Автоматизация оборудования позволяет увеличить его производительность, сократить затраты материалов, топлива и энергии за счет более рационального их использования, а также сократить количество обслуживающего персонала и сохранять качество продукции. Однако прежде чем приступить к разработке системы автоматического управления, необходимо оценить, что она дает предприятию и всему народному хозяйству, какие критерии и методы должны быть положены в основу оценки экономической эффективности автоматизации и, наконец, какими должны быть системы автоматического управления, чтобы обеспечить максимальный экономический эффект.

Каждая автоматическая система должна быть оценена с точки зрения удобства и экономичности ее эксплуатации. Автоматизация технологических процессов приготовления цементного клинкера позволяет резко повысить культуру производства и производительность труда, обеспечить сохранение качества нагреваемых за счет точного выдерживания тепловых режимов в процессе разогрева, а также обеспечить оптимальный расход топлива и электрической энергии.

Для заданной системы автоматического регулирования влажности шлама в трубной шаровой мельнице при максимальной производительности мы подобрали ПИД-регулятор

Можно сделать вывод, что автоматизация процесса мокрого помола сырья в трубной шаровой мельнице при максимальной производительности можно назвать успешной, так как полученная система полностью удовлетворяет всем выдвинутым требованиям. Внедрение ПИД-регулятора можно считать целесообразным, с его помощью удалось уложить систему в требуемые рамки.

СПИСОК ЛИТЕРАТУРЫ

1. А.С. Боронихин, Ю.С. Гризак «Основы автоматизации производства и контрольно-измерительные приборы на предприятиях промышленности строительных материалов», 1974г.

2. И.Б. Гинзбург «Автоматическое регулирование в промышленности строительных материалов», 1974г.

3. Н.Н. Иващенко «Автоматическое регулирование», 1978г.

4. Трушин Ю.М. «Автоматизация производственных процессов в строительстве Бетона », 1980г.

5. Воробьев В.А. « Автоматизация технологических процессов и производств в строительстве », 1989 г.

6. Артамонов К.В. «Автоматизация технологических процессов в промышленности строительных материалов», 1977г.

7. Кочетов В.С. Автоматизация производственных процессов в промышленности строительных материалов: Учебник для техникумов/ В.С. Кочетов, В.И. Кубанцев, А.А. Ларченко и др./ под редакцией В.С. Кочетова. - Изд. 3-е, переработанное.

8. Комар А.Г., Баженов Ю.М., Сулименко Л.М. Технология производства строительных материалов: Учеб. для вузов. - Изд. 2-е, переработанное и дополненное.

9. Воробьёв Х. С., Мазурова Д. Я., Теплотехнические расчёты цементных печей и аппаратов, М. Высшая шкала 1962 г.

10. Максимова С.М., Дворянинова Н.В. Автоматика и автоматизация технологических процессов при производстве строительных материалов, изделий и конструкций: Методические указания к выполнению курсовой работы. - Братск: ГОУ ВПО «БрГУ», 2005. - 81 с.

Размещено на Allbest.ru

...