Выбираем полумост IGBT2MBI200S-120 содержащий 2 модуля IGBT с обратными диодами. Характеристики IGBT модуля: постоянный ток коллектора I_c = 200А, допустимое рабочее напряжение «коллектор-эмиттер» U_ces = 1200В, напряжение насыщения «коллектор-эмиттер» U_ce(sat) = 2,3В, термическое переходное сопротивление кристалл-корпус для IGBT части модуля R_th(j-c) = 0,085°С / Вт.

Среднее выпрямленное напряжение:

U_d = k_с.н · U_л = 1,35 · 380 = 513 В,

где k_с.н - коэффициент схемы для номинальной нагрузки, k_с.н = 1,35 для мостовой трехфазной схемы.

Максимальное значение среднего выпрямленного тока:



I_dm = =

= 113 А, (7.6)

где n - количество пар IGBT/FWD в инверторе;

Максимальный рабочий ток диода:

I_vm = k_cc · I_dm = 1,045 · 113 118 А,

где k_cc = 1,045 для мостовой трёхфазной схемы при оптимальных параметрах Г-образного IC-фильтра, установленного на выходе выпрямителя.

Максимальное обратное напряжение диода (для мостовых схем):

U_vm = k_з.н · · U_л · k_с.н · k_с + U_n =

= 1,2 · · 380 · 1,35 · 1,2 + 120 = 1164 В, (7.7)

где k_с ? 1,1 - коэффициент допустимого повышения напряжения сети;

k_з.н ? 1,15 - коэффициент запаса по напряжению:

U_n --100 ч 150 В -запас на коммутационные выбросы напряжения в звене постоянного тока.

Диоды выбираются по постоянному рабочему току (не менее I_vm) и по классу напряжения (не менее U_vm /100).

Расчёт потерь в выпрямителе для установившегося режима работы ЭП (I_d = I_dm / k₁ = 113 / 1,3 87 А):

P_DV = m_v · k_cs · =

= 6 · 0,577 · 1,3 · = 391,2 Вт,

где k_сх = 0,577 для мостовой трёхфазной схемы;

R_on, - динамическое сопротивление полупроводникового прибора в проводящем состоянии, Ом;

- прямое падение напряжения, В, на полупроводниковом приборе при токе 50 мА (? 1,3 В для тиристора);

m_v - число полупроводниковых приборов в схеме.

Выбираем диод-диодный модуль SKKD 162, содержащий 2 диода в одном корпусе. Характеристики диода: максимально допустимый рабочий ток диода l_vm -160А, максимальное обратное напряжение диода

U_vm = 2200 В, термическое переходное сопротивление кристалл-корпус для диода R_th(j-c) = 0,18 / Вт.

7.3 Расчет фильтра в звене постоянного тока

Коэффициент пульсаций на входе фильтра (отношение амплитуды напряжения к среднему значению):

q_1вх = = 0,057 (7.9)

где m = 6 для трёхфазной мостовой схемы.

Параметр сглаживания ЛС - фильтра:

L₀C₀₁ = = = 2,82 · , (7.10)

где S = -- коэффициент сглаживания по первой гармонике;

f_s - частота сети, Гц.

Значения коэффициента сглаживания S лежат в диапазоне от 3 до 12. Выбираем S = 9.

Индуктивность дросселя LC-фильтра для обеспечения коэффициента мощности на входе выпрямителя К_M = 0.95 определяется из следующих условий:

L₀ ? 3L_0min

L_0min 18 · Гн, (7.11)

где f_d - номинальный средний ток звена постоянного тока. Выбираем L₀ = 1 мГн.

Вычислим С₀₁ по формуле:

C₀₁ = = = 2,82 · 3 мФ (7.12)

Выбираем для LC-фильтра: 12 электролитических конденсаторов типа B41554 фирмы Epcos с номинальными параметрами: 1000 мкФ, 450В, включённых парами последовательно для повышения рабочего напряжения - всего 6 пар, которые включены параллельно для получения заданной ёмкости в 3 мкФ; сетевой дроссель VW3 АА 6503 с номинальными параметрами 1мГн, номинальный ток 130А, потери мощности 90Вт.

По расчётным данным выбраны элементы и схема силовой части преобразователя частоты показана на рисунке 7.3

U

Рисунок 7.3 Схема силовой части преобразователя частоты

7.4 Расчет тормозного резистора

Контроллер МСЗРНАС позволяет реализовать резистивное напряжение. При превышении напряжения ЗПТ на 10% от номинального значения (при торможении двигатель начинает работать в генераторном режиме, генерируемая энергия накапливается на конденсаторе ЗПТ) контроллер будет подавать ШИМ с несущей частотой f=5 кГц на пин RBRAKE. Для реализации торможения необходимо использовать транзистор, который будет работать в ключевом режиме и сливать заряд с конденсатора ЗПТ через тормозной резистор. Соответствующая схема показана на рисунке 7.4.

Рисунок 7.4 Схема резистивного торможения

Максимально ускорение при торможении:

a = = = 1500 об/, (7.13)

где n₁, n₂ - частота вращения вала двигателя в начале и в конце торможения;

t_br - время торможения, с.

Такое ускорение торможения в данном случае допустимо по механики двигателя и исполнительного механизма.

Максимальное угловое ускорение при торможении:

= a · = 1500 · = 157,1 рад/, (7.14)

Динамический момент при торможении:

M_Д = J_? · е = 0,006 · 157,1 = 0,943 Нм (7.15)

Максимальный тормозной момент:

M_{br max} = M_Д - M_C = 1,6 - 0.943 = 0.657 Нм (7.16)

Максимальная мощность при торможении:

P_{br max} = M_{br max} · =

= 0,657 · = 206.3 Вт (7.17)

Коэффициент уменьшения для генераторного режима:

k = 0.25.

Электрическая мощность напряжения:

P_электр = P_{br max} - k · P_ном = 300 Вт (7.18)

Омическое сопротивление тормозного модуля:

R_br = = 33 Ом (7.19)



7.5 Выбор драйвера

Важной особенностью проектирования системы управления является подбор согласующего звена между системой и силовым ключом.

Особое распространение получили драйверы, так как являются не только согласующим звеном, но и распределителем импульсов и средством защиты от аварийных ситуаций, а в некоторых случаях возможна индикация данных на внешние устройства. Все это зависит от функциональности драйвера.

В рассматриваемой системе применим одноканальный драйвер 1SC2060P фирмы Concept [25], который способен управлять транзисторами IBGT или MOSFET большой мощности, обеспечивая при этом как высокое быстродействие, так и надежность отпирания ключей. Схема подключения рекомендована в информации об устройстве и представлена на рисунке 7.5.



Рисунок 7.5 Принципиальная схема подключения драйвера транзистора



8. Исследование динамических режимов электропривода

8.1 Исследование контуров регулирования фазных токов

Существуют две стандартные настройки контуров регулирования: настройка на оптимум по модулю (технический оптимум) и настройка на симметричный оптимум.

При настройке на оптимум по модулю передаточная функция разомкнутого контура регулирования преобразуется к виду:

(8.1)

Формула (8.1) соответствует передаточной функции колебательного звена с коэффициентом демпфирования d = 1/ .

При ступенчатом входном воздействии выходная величина в первый раз достигает установившегося значения через время t = 4,7*T_µ, а перерегулирование составляет 4.3%. Длительность переходного процесса не зависит от постоянной времени Т_о и определяется только малой постоянной времени Т_µ. При выборе желаемой передаточной функции замкнутой системы Т_µ принимают равной некомпенсированной малой постоянной времени объекта регулирования, которую невозможно компенсировать принципиально или нецелесообразно компенсировать из соображений помехоустойчивости системы [14-16].

При настройке на симметричный оптимум передаточная функция разомкнутого контура регулирования [14, 16] преобразуется к виду:

Системы, настроенные на симметричный оптимум, не имеют статической ошибки, однако, при ступенчатом управляющем воздействии время первого достижения выходной величиной установившегося значения в контуре, настроенном на симметричный оптимум, составляет 3,1*Т_µ, а максимальное перерегулирование достигает 43%. Длительность переходного процесса по возмущению определяется только малой постоянной времени контура Т_µ, а его вид не зависит от параметров объекта.

В двухконтурных системах стабилизации скорости, как правило, применяют следующую стандартную настройку контуров регулирования: внутренний контур (контур тока) настраивают на оптимум по модулю, а внешний контур (контур скорости) настраивают на симметричный оптимум.

Однако в данной системе такая настройка не всегда будет оправданной. Дело в том, что настраивая контур скорости на симметричный оптимум и сводя тем самым к нулю статическую ошибку можно повысить перерегулирование в нем.

Следовательно, и контур скорости следует настраивать так же, как и контур тока, то есть на оптимум по модулю (технический оптимум).

Структурная схема электропривода со всеми контурами регулирования представлена на рисунке 8.1

Рисунок 8.1 Структурная схема электропривода

На схеме введены следующие обозначения элементов:

2 - регулятор скорости;

3 - регулятор тока;

4 - преобразователь частоты;

5 - статор двигателя;

6 - ротор двигателя и механическая часть;

8, 9 - элементы обратной связи.

Для структурной схемы электропривода (рисунок 8.1) следует провести расчёт параметров передаточных функций элементов.

8.1.1 Преобразователь частоты

Передаточная функция преобразователя:

где постоянная времени преобразователя;

-- коэффициент усиления преобразователя

При частоте коммутации транзисторов f = 4000 Гц постоянная времени преобразователя равна:

Тогда передаточная функция преобразователя имеет вид:

8.1.2 Статор двигателя

Передаточная функция преобразователя:

где коэффициент передачи статора двигателя [14], 0.9;

электрическая постоянная времени обмотки статора.

8.1.3 Ротор двигателя

Передаточная функция [14] ротора двигателя:

где электромеханическая постоянная времени привода.

где момент инерции ротора и приводного механизма,

в - жесткость механической характеристики двигателя.



Поскольку значение постоянной времени:

то передаточная функция ротора принимает вид:

Таким образом, окончательно можно определить постоянную времени , характеризующую собой инерционность объекта, которая согласно справочной литературе принимается равной времени длительности процесса установления, определяемой по формуле:

=60*

где суммарная постоянная времени силовой цепи.

Следовательно, суммарная постоянная времени силовой цепи:

= 60* 0,008 = 4,8 с .

Окончательно можно записать:



Причем, коэффициенты передач элементов обратной связи (рисунок 8.1) рассчитываются, исходя из номинальных значений входных и выходных сигналов системы.

8.2 Расчет параметров регулятора тока

Для настройки контура тока на оптимум по модулю принимаем

где постоянная времени регулятора, которая принимается равной постоянной времени объекта, = 0,011 с.

Коэффициент усиления регулятора:



8.3 Выбор параметров регулятора тока

Рисунок 8.2 Схема ПИ - регулятора тока

Приведенная на рисунке 8.2 схема пропорционально-интегрирующего (ПИ) регулятора тока имеет передаточную функцию:

Пусть тогда

Переходные процессы в системе, настроенной на технический и симметричный оптимум, приведены на рис. 8.3.

Рисунок 8.3 Графики переходных процессов в системе

На рисунке 8.3 кривая 1 -- это технический оптимум, а кривая 2 --симметрический оптимум. Следует отметить, что процессы построены при ступенчатом входном воздействии.

8.4 Исследование динамики контура тока

Под прямым пуском асинхронного двигателя будем понимать такой режим работы двигателя, при котором на обмотки статора сразу при включении подается напряжение 380 В частотой 50 Гц.

Уравнения асинхронного двигателя с короткозамкнутым ротором. Уравнения напряжений статорных обмоток:

U_as = R_s Ч I_as (t) + , (8.2)

U_bs = R_s Ч I_bs (t) + . (8.3)

Уравнения напряжений роторных обмоток:

0 = R_r Ч I_ar (t) + + E_ar (t), (8.4)

0 = R_r Ч I_br (t) + + E_br (t). (8.5)

Уравнение механического равновесия:

J = M_dv (t) - M_c. (8.6)

Приведенные пять уравнений описывают динамику асинхронного двигателя с короткозамкнутым ротором. В приведенных уравнениях приняты следующие обозначения.

Статорные потокосцепления ш_as(t), ш_bs(t) и роторные потокосцепления ш_ar(t), ш_br(t) выражаются через статорные токи I_as(t), I_bs(t) и роторные токи I_ar(t), I_br(t):

ш_as(t) = L_s Ч I_as(t) + L_m Ч I_ar(t) (8.7)

ш_bs(t) = L_s Ч I_bs(t) + L_m Ч I_br(t) (8.8)

ш_ar(t) = L_r Ч I_ar(t) + L_m Ч I_as(t) (8.9)

ш_br(t) = L_r Ч I_br(t) + L_m Ч I_bs(t) (8.10)

где Ls - индуктивность статорной обмотки;

L_r - индуктивность роторной обмотки;

L_m- взаимная индуктивность статорной и роторной обмоток.

Электродвижущие силы вращения роторных обмоток:

E_ar(t) = Z_p Ч щ(t) Ч (L_r Ч I_br(t) + L_m Ч I_bs(t)), (8.11)

E_br(t) = Z_p Ч щ(t) Ч (L_r Ч I_ar(t) + L_m Ч I_as(t)), (8.12)

где Z_p - число пар полюсов двигателя.

Момент, развиваемый двигателем, выражается через токи двигателя:

M_dv(t)= Ч Z_p Ч L_m Ч (I_bs(t) Ч I_ar(t) - I_as(t) Ч I_br(t)) (8.13)

Приложенные к двигателю напряжения можно определить по формулам:

U_as(t) = 311Ч, (8.14)

U_bs(t)=-311 Ч . (8.15)

Эти формулы соответствуют напряжению двигателя 220 В.

Для дальнейших расчетов выполним следующие преобразования: в уравнения (8.2) - (8.6) подставим выражения (8.7) - (8.13) и запишем полученную систему дифференциальных уравнений в нормальной форме Коши:

I_as(t) = (U_as(t) - R_s I_as(t) + I_ar(t) + Z_p щ(t) (L_r I_br(t) + L_m I_bs(t))

I_bs(t) = (U_bs(t) - R_s I_bs(t) - I_br(t) - Z_p щ(t) (L_r I_ar(t) + L_m I_as(t))

I_ar(t)=(U_as(t) - R_s I_ar(t) + I_as(t) - Z_pщ(t) (L_r I_br(t) + L_m I_bs(t))

I_br(t)=( U_bs(t) - R_s I_br(t)+ I_bs(t) -Z_pщ(t) (L_r I_ar (t) + L_m I_as(t))

щ(t) = (Z_p L_m · (I_bs(t) I_ar(t) - I_as(t) I_br(t)) - M_c). (8.16)

Решая систему дифференциальных уравнений (8.16) вместе с уравнениями (8.14) - (8.15) и полагая начальные условия нулевыми

определяем I_as(t), I_bs(t), I_br(t), I_ar(t), щ(t)

Ток ротора находим следующим образом:

I_r(t)= (8.17)



Рисунок 8.4 Переходная характеристика тока ротора

Под частотным пуском асинхронного двигателя будем понимать такой пуск двигателя, при котором выполняется следующее условие:

Пусть частота питающего напряжения меняется по следующему закону:

f(t) = Гц, то есть частота питающего напряжения достигает значения 50 Гц через 3 секунды после начала пуска.

Приложенные к двигателю напряжения определяются следующим образом:

U_аs(t) = 311 Ч , (8.20)

U_bs(t) = -311 Ч . (8.21)

Система дифференциальных уравнений:

I_as(t) = (U_as(t) - R_s I_as(t) + I_ar(t) + Z_p щ(t) (L_r I_br(t) + L_m I_bs(t))

I_bs(t) = (U_bs(t) - R_s I_bs(t) - I_br(t) - Z_p щ(t) (L_r I_ar(t) + L_m I_as(t))

I_ar(t)=(U_as(t) - R_s I_ar(t) + I_as(t) - Z_pщ(t) (L_r I_br(t) + L_m I_bs(t))

I_br(t)=( U_bs(t) - R_s I_br(t)+ I_bs(t) - Z_pщ(t) (L_r I_ar (t) + L_m I_as(t))

щ(t) = (Z_p L_m · (I_bs(t) I_ar(t) - I_as(t) I_br(t)) - M_c). (8.22)

Решая систему дифференциальных уравнений (8.16) вместе с уравнениями (8.14) - (8.15) и полагая начальные условия нулевыми определяем I_as(t), I_bs(t), I_br(t), I_ar(t), щ(t)

Ток ротора находим по формуле (8.17)

Рисунок 8.5 Переходная характеристика тока ротора при частотном пуске асинхронного двигателя



8.5 Исследование контура скорости

Передаточная функция цепи обратной связи по скорости двигателя:

При номинальном сигнале управления электроприводом, равном и соответствующей ему номинальной скорости АД

В соответствии со структурной схемой АД его результирующая передаточная функция по отношению к отклонению

Поскольку для коррекции динамических свойств рассматриваемой системы электропривода предполагается компенсация инерционных свойств, то пусть постоянная времени является большей по значению, то есть и .

Если отнести постоянные к малым постоянным времени и в качестве оценки их влияния принять то при настройке электропривода на оптимум по модулю постоянная времени интегрирования и коэффициент передачи пропорциональной части регулятора скорости PC определяются на основе расчётных соотношений:



с.

8.6 Выбор параметров регулятора скорости

Передаточная функция пропорционально-интегрирующего ПИ - регулятора скорости имеет передаточную функцию:

Учитывая значения параметров соответствующих элементов схемы, окончательно можно записать передаточную функцию ПИ- регулятора скорости в виде:

8.7 Исследование динамики системы электропривода

Графики переходных процессов приведены на рисунках 8.5 и 8.6.

Рисунок 8.5 Переходная характеристика скорости при прямом пуске

Рисунок 8.6 Переходная характеристика скорости при частотном пуске асинхронного двигателя



9. Безопасность жизнедеятельности

Машинист конвейера в процессе работы подвергается опасным и вредным факторам, которые могут воздействовать на него в процессе работы:

- травмам при работе с вращающимися и движущимися механизмами;

- производственный шум;

- запылённость рабочей зоны.

9.1 Пылеподавление при работе ленточного конвейера

В отраслях промышленности, где необходимо осуществлять транспортировку сыпучих материалов, всегда возникают проблемы с образованием большого количества пыли, что имеет негативные последствия не только для систем транспортировки, но и для обслуживающего персонала, а также для окружающей среды в целом. Кроме того, образование большого количества пыли связано зачастую с существующими потерями массы транспортируемого материала.

Есть ряд способов пылеподавления и устройства для его осуществления, предназначенные для контроля процесса транспортировки угольной массы посредством ленточных конвейеров и предотвращения образования угольной пыли в зонах транспортировки и пересыпа угля, данный способ может быть использован в сверхкатегорийных шахтах, опасных по выбросу газа и пыли согласно ПБ 05-618-03 (Правила безопасности в угольных шахтах).

Известен способ пылеподавления с помощью установки НХ410, при котором образующуюся при транспортировке пыль улавливают с помощью модульной установки, которую устанавливают непосредственно за передаточным участком над ленточным конвейером. Транспортируемый уголь и образующуюся при транспортировке пыль пропускают через пылеулавливающий корпус установки HX410, где пол действием электростатических сил происходит осаждение пыли. Затем с помощью периодически включающегося электродвигателя с неуравновешенным ротором, расположенного на корпусе установки, возвращают пыль обратно в поток транспортируемого материала.

Рисунок 9.1 Пылеулавливающий корпус HX410

Недостатком данного способа устройства является отсутствие контроля за процессом транспортировки угольной массы, кроме того, способ не безопасен при подземной добыче угля, поскольку он не предусматривает предотвращения образования угольной пыли.

Известен также способ и устройство пылеподавления, принятый за прототип, с помощью которого борются с образованием угольной пыли, орошая угольную массу ионизированной водой противоположных полярностей (патент РФ N«2307252).

Недостатком данного способа является то, что данный способ не предусматривает контроля процесса транспортировки угольной массы и, кроме того, для его применения необходима поляризация воды, что небезопасно в подземных условиях.

Задача изобретения заключается в создании способа и устройства пылеподавления, решающих вопрос автоматизации орошения транспортируемой массы на ленточных конвейерах и в зоне пересыпа, безопасного в использовании при подземной транспортировке угля.

Поставленная задача решается с помощью того, что дополнительно контролируют процесс перемещения транспортируемой массы с помощью контрольного устройства, расположенного под транспортерной лентой и включающегося при ее провисании под тяжестью транспортируемой массы, при срабатывании которого осуществляют орошение увлажняющей жидкостью транспортируемой массы угля.

Кроме того, решение поставленной задачи достигается за счет того, что орошение транспортируемой массы после срабатывания контрольного устройства осуществляют путем подачи увлажняющей жидкости с помощью инжекторной установки на форсунки предварительного орошения, в свою очередь включение инжекторной установки осуществляют посредством открывания клапана с помощью шестеренного насоса.

Дополнительно в процессе транспортировки производят увлажнение транспортируемой массы угля в местах пересыпа, для чего на конвейере в местах пересыпа устанавливают вертикальный клапан, с помощью которого осуществляют контроль поступления транспортируемой массы.

Предлагаемый способ, контролируя процесс транспортировки угольной массы, позволяет эффективно бороться с процессом пылеобразования при транспортировке угольной массы, причем данный способ может использоваться в сверхкатегорийных шахтах, опасных по выбросу газа и пыли согласно ПБ 05-618-03 (Правила безопасности в угольных шахтах).

Сущность изобретения поясняется чертежами, причем на рисунке 9.2, показан общий вид автоматической системы АСПП.



Рисунок 9.2 Общий вид ACПП

Устройство автоматической системы пылеподавления АСПП состоит из фильтра “1”, регулятора расхода “2”, инжекторной установки “3”, контрольного оросительного устройства “4”, блоки форсунок“5,6”; контрольного вертикального клапана “7” и бака с эмульсией “8”.

Предлагаемая автоматическая система пылеподавления имеет следующие преимущества:

- простота изготовления;

- удобство транспортировки (все узлы транспортируются в сборе);

- простота установки;

- возможность автоматизировать процесс пылеподавлення.

Таким образом, с помощью предлагаемых способа и устройства пылеподавления успешно решается вопрос автоматизации орошения транспортируемой массы на ленточных конвейерах и в зоне пересыпа, безопасного в использовании при подземной транспортировке угля.

1) Способ пылеподавления при транспортировке угольной массы транспортером, заключающийся в увлажнении транспортируемой массы путем распыления жидкости через форсунки с помощью источника высокого давления, отличающийся тем, что дополнительно контролируют процесс перемещения транспортируемой массы с помощью контрольного устройства, расположенного под транспортерной лентой и состоящего из приводного колеса, корпуса, в котором установлен шестеренный насос, установочного платика, рычага и клапана, при этом контрольное устройство срабатывает при провисании транспортерной ленты под тяжестью транспортируемой массы. При срабатывании контрольного устройства с помощью форсунок и инжекторной установки, состоящей из смесительной трубки, уплотнительного кольца, корпуса, сопла и входного ниппеля, осуществляют орошение увлажняющей жидкостью транспортируемой массы.

2) Способ пылеподавления, отличающийся тем, что орошение транспортируемой массы после срабатывания контрольного устройства осуществляют путем подачи увлажняющей жидкости на форсунки предварительного орошения.

3) Способ пылеподавления, отличающийся тем, что подачу увлажняющей жидкости на форсунки предварительного орошения осуществляют посредством инжекторной установки.

4) Способ пылеподавления, отличающийся тем, что включение инжекторной установки осуществляют посредством открывания клапана с помощью шестеренного насоса.

5) Способ пылеподавления, отличающийся тем, что дополнительно с помощью форсунок и инжекторной установки производят увлажнение транспортируемой массы в местах пересыпа.

6) Способ пылеподавления, отличающийся тем, что в местах пересыпа устанавливают вертикальный клапан, с помощью которого осуществляют контроль поступления транспортируемой массы.

9.3 Шумоподавление

Снижение шума в условиях производства осуществляется главным образом применением малошумного оборудования. Средства и методы защиты от шума могут быть коллективные и индивидуальные. Коллективными методами снижается шум в самом источнике его возникновения и на пути его распространения. В качестве средств индивидуальной защиты от шума рекомендуется использовать специальные наушники, вкладыши в ушную раковину и противошумные каски.

9.4 Меры безопасности при работе ленточных конвейеров

Безопасная работа конвейера достигается путем строгого выполнения правил технической эксплуатации и проведения своевременного технического обслуживания. Правила технической эксплуатации предусматривают:

1. Запуск конвейера только после подачи предупредительного сигнала длительностью не менее 5 с.

2. Надежное закрепление приводных и натяжных головок.

3. Наличие защитных кожухов на вращающихся частях.

Осмотр или ремонтные работы могут производиться только при отключенном и заблокированном пускателе с обязательной установкой плаката «Не включать, работают люди». При эксплуатации конвейеров предохранительные гидромуфты имеют большое значение и, следовательно, должны быть в исправном состоянии. Для этого каждую смену необходимо очищать от штыба и грязи изоляционные окна защитного кожуха, через 5--7 дней следует контролировать рабочую жидкость в гидромуфте, один раз в 2 мес производить полную замену рабочей жидкости. Через 12 мес эксплуатации гидромуфт их следует демонтировать и полости подшипников заполнить смазкой «Литол-24».

Строгое соблюдение правил технической эксплуатации гарантирует безопасную работу ленточных конвейеров. Поэтому при работе следует постоянно следить за исправностью роликовых опор, исправностью мест соединения ленты и самой ленты, следить за степенью заштыбовки холостой ветви ленты, исправностью очистных и загрузочных устройств, следить за правильностью хода ленты и немедленно устранять нарушения.

При углах наклона выработок более 6° конвейеры должны иметь тормозные устройства, при углах наклона более 10° -- устройства, улавливающие ленту в случае ее обрыва. Не реже одного раза в сутки необходимо проверять исправность этих устройств, а также исправность тормозов и остановов.

Следует систематически контролировать все узлы конвейера. Так, например, работу аппаратуры управления должен проверять ежесменно горный мастер и ежесуточно -- механик участка. Не реже одного раза в сутки нужно проверять отсутствие утечки масла в редукторах и рабочей жидкости в гидросистемах, а не реже одного раза в неделю -- положение става конвейера и прилегание ленты к роликам. В целях безопасности местное управление конвейером разрешается как исключение при условии обеспечения постоянного дежурства у конвейера электрослесаря. Запрещается работа конвейера при неисправных противопожарных средствах. Во время работы конвейера смазка движущихся деталей, очистка узлов и элементов от штыба и ремонт их запрещены.

Запрещается также при пробуксовке подсыпка угля, песка или других материалов между лентой и приводным барабаном.

К обслуживанию ленточными конвейерами допускаются лица, прошедшие специальное обучение.

9.5 Пожарная безопасность

Пожарная безопасность - это такое состояние объекта, при котором исключается возможность пожара, а в случае возникновения предотвращается его опасное воздействие на людей и обеспечивается защита материальных ценностей.

Пожарная безопасность обеспечивается системами предотвращения пожара и пожарной защитой.

Под системой пожарной защиты понимают комплекс организационных мероприятий и технических средств, направленных на предотвращение воздействия на людей опасных факторов пожара и ограничение материального ущерба от него.
При возникновении возгорания ленты, замыкания электропроводки, ее загорания, загорания электрооборудования машинист ленточного конвейера должен немедленно отключить источник электропитания, сообщить диспетчеру и приступить к ликвидации загорания, используя порошковые огнетушители.

9.6 Электробезопасность

Запрещается прокладка кабелей по конструкциям конвейера, расположенного в галереях, зданиях и других наземных сооружениях, а также в подземных выработках, кроме кабелей блокировки, защиты, сигнализации и управления, прокладываемых в защитных коробах или трубах по конструкциям конвейера.

При расположении конвейерных линий на открытом воздухе допускается прокладка кабелей напряжением до 35 кВ на ставе конвейера, при этом должна быть обеспечена защита кабелей от механических повреждений.

Для передачи и распределения электрической энергии должны применяться:

- небронированные кабели в поливинилхлоридной или алюминиевой оболочке для контрольных цепей, осветительных проводов;

- бронированные кабели для стационарной прокладки;

- гибкие кабели для питания передвижных машин и механизмов.

Гибкие кабели должны подвешиваться не жестко, с провесом и располагаться на такой высоте, чтобы была исключена возможность их повреждения. Ближайшая к машине часть гибкого кабеля, питающего передвижные механизмы, может быть проложена по почве на протяжении не более 15 м, причем кабель должен быть уложен так, чтобы была исключена возможность повреждения его движущейся машиной.

Таким образом, подводя итог вышесказанному, можно сделать вывод о том, что безопасность на производстве (свод норм и правил) является основополагающим уменьшающим травматизм сотрудников соблюдение которых с определенной вероятностью уменьшает потенциальные опасности влияющие на здоровье человека. Безопасность следует принимать как комплексную систему по защите человека в процессе производственной деятельности от влияния опасностей формируемых конкретной деятельностью.



10. Технико-экономический расчет

Модернизация означает совершенствование действующих орудий производства и приведение их в состояние, отвечающее современному техническому и экономическому уровню путем конструктивных изменений, замены и упрочнения отдельных узлов и деталей, внедрения механизации и автоматизации.

10.1 Расчет капитальных вложений для создания установки

Стоимость установки находим по следующей формуле:

К* = (К_эл + К_уст)·К_пр·К_р (10.1)

где К_эл - стоимость устанавливаемого оборудования, руб.;

К_уст - стоимость установки, руб.;

К_пр - коэффициент, учитывающий специальные, вспомогательные, единичные, «непроизводственные, транспортно-экономические, а также прочие работы и затраты, входящие в полную стоимость постройки устройства, К_пр =1,5;

К_Р - коэффициент, учитывающий районные условия постройки, К_р=1,06 Стоимость (К_эл) части устройства определяется на основании сметно-финансового расчета по конструктивным элементам и оформляется в виде таблицы 10.1

Таблица 10.1

Наименования и стоимость устройств

Наименование	Кол-во	Тип	Цена, руб
Ленточный конвейер	1	В - 1400	560000
Электродвигатель	1	АИРМ 180М	50000
Редуктор	1	ЦД2-75М	25000
Электропривод	1	ИРБИ 81-30	17000
Конденсатор	12	Epcos B41554	24000
Драйвер	1	Concept 1SC206P	12000
Преобразователь	1	Sinamics S120CM	15000

Стоимость установки находим по формуле:

К_уст = 0,1 Ч К_эл

K_уст = 0,1 х 703000 = 70300 руб.

К_м = (703000+70300) Ч 1,5 Ч 1,06 = 1229547

10.2 Расчёт расходов на содержание объекта с электродвигателем марки АИРМ 180М

Расходы на материалы и износ малоценных предметов и быстроизнашивающегося инвентаря, определяем в размере 0.2% от строительной стоимости объекта, руб.

Э_инв = · К_м (10.2)

Э_инв = 2459,1 руб.

Амортизационные отчисления, рассчитываются по нормам амортизации, утвержденным правительством РФ

Э_ам = · К_м · К_инв, (10.3)

где - общая норма амортизационных отчислений, принимаем 5 %

К_инв - коэффициент, учитывающий амортизацию ценного инвентаря, принимаем 1,03;

Э_АМ = Ч 1229547 Ч 1,03 = 63321,67 руб

Для сравнения приведём пример расчет на содержание объекта с похожими параметрами электродвигатель марки 4А 180M:

Стоимость электродвигателя 4А 180М = 33000 руб.

Стоимость установки находим по формуле:

К_уст = 0,1 Ч К_эл

К_уст = 0,1 Ч686000 = 68600 руб.

К_м = (686000 + 68600) Ч 1,5 Ч 1,06 = 1199814

Стоимость установки электродвигателя 4А 180М рассчитаем по формуле:

К_мон = 0,1 Ч К_эл

К_мон = 0,1 Ч 33000 = 3300 руб.

К_мод = К_мон + К_дв

К_мод = 3300 + 33000 = 36300

Затраты на модернизацию определяем по формуле:

Расходы на материалы и износ малоценных предметов и быстроизнашивающегося инвентаря, определяем в размере 0,2% от строительной стоимости объекта, руб.

Э_инв = · К_м (10.4)

Э_инв = 2399,63 руб.

Амортизационные отчисления, рассчитываются по нормам амортизации, утвержденным правительством РФ

Э_ам = · К_м · К_инв, (10.5)

где - общая норма амортизационных отчислений, принимаем 5%

K_инв - коэффициент, учитывающий амортизацию ценного инвентаря, принимаем 1,03;

Э_АМ = Ч 1199814 Ч 1,03 = 61790,42 руб

Исходя из расчетов видно, что содержание объекта и стоимость установки гораздо дешевле, чем с электродвигателем марки АИРМ 180М.

10.3 Определение экономической эффективности

Размер годового экономического эффекта, получаемого в результате модернизации, определяем в сравнении с электродвигателем АИРМ 180М.

Э_Г = , (10.6)

где - 188735,47 затраты на установку оборудования и содержание объекта до модернизации, руб.

Приведенные затраты после модернизации рассчитаем по формуле:

=0,1ЧК_м+Э_тек, (10.7)

где Э_тек - обшие эксплуатационные расходы по содержанию объекта за год, рассчитываются по формуле:

Э_тек=Э_инв+Э_ам (10.8)

Э_тек = 2399,62 + 61790,42 = 64190,04 руб.

Приведенные затраты до модернизации составят:

=0,1Ч1229547+65780,77=188735,47руб.

Приведенные затраты после модернизации составят:

= 0,1 Ч 1199814 + 64190,04 = 184171,44 руб.

Годовой экономический эффект составит:

Э_Г = 188735,47 - 184171,44 = 4563,03 руб.

Срок окупаемости рассчитаем по формуле:

t_ок = = 7,9 лет

Таблица 10.2

Результаты технико-экономического расчета

Показатель	Условное обозначение	Значение показателя	Единица измерения
Общая стоимость в том числе:	Км	1199814	руб
Стоимость устанавливаемого оборудования		33000	руб
Стоимость установки	Куст	3300	руб
Годовой экономический эффект	Эг	4564,03	руб
Общие эксплуатационные расходы по содержанию объекта за год	Этек	64190,04	руб
Срок окупаемости	tок	7.9	лет

Вывод: В результате модернизации годовой экономический эффект составит 4564,03 рублей, срок окупаемости составит 7,9 лет.



Заключение

В дипломном проекте рассмотрены вопросы модернизации системы управления электроприводом ленточного конвейера. В качестве системы управления с целью обеспечения плавного пуска и регулирования скорости движения ленты для двигателя переменного тока применяется устройство на бесконтактных полупроводниковых приборах с использованием системы: транзисторный преобразователь частоты - асинхронный двигатель. Произведен расчет мощности электропривода ленточного конвейера В-1400.

Для управления конвейером выбран асинхронный двигатель 4А180М6УЗ мощностью 18.5 кВт. Проведён расчет параметров и статических характеристик, построены механическая и скоростная характеристики электропривода. Для двигателя 4А180М6УЗ выбран транзисторный частотно-регулируемый электропривод ИРБИ-81-30-УХЛ4. У выбранного преобразователя произведен расчет силовой части, выбраны и рассчитаны транзисторные ключи, осуществлен расчет тормозного резистора, выбран драйвер, а так же LC-фильтр. Проведено исследование динамических режимов электропривода с настройкой контуров на оптимум по модулю и симметричный оптимум и осуществлен выбор параметров регуляторов. Регуляторы тока и скорости выбраны пропорционально-интегрирующими. Это позволяет обеспечить высокую жесткость механических характеристик электропривода.

Проведенные исследования показали хорошую работоспособность предлагаемого варианта электропривода. Диапазон регулирования скорости составляет 1:10, время разгона электропривода на номинальную скорость составило 3 секунды.



Список использованных источников

1. Алиев, И.И. Электротехнический справочник: / И И. Алиев, Изд. 4 е. испр. М.: РадиоСофт. 2001. 384 с.

2. Лебедев, Ю.М. Теория автоматического управления / ЮМ. Лебедев. Б.И Коновалов. Томск. Изд-во ТУСУР (Томский государственный университет систем управления и радиоэлектроники), 2010. 162 с.

3. Бурянина, И.С. Исследование двигателей постоянного тока независимого возбуждения (статика): Методические указания к выполнению лабораторной работы по теории электропривода/ И.С. Бурянина, Д.Ф. Зенков. Новосибирск: Новосибирский институт инженеров водного транспорта, 1987. 16 с.

4. Бурянина, И.С. Исследование статических характеристик асинхронного двигателя с фазным ротором: Методические указания к выполнению лабораторной работы по теории электропривода/ И.С. Бурянина, Д.Ф. Зенков. Новосибирск: Новосибирский институт инженеров водного транспорта, 1987. 26 с.

5. Алаев, Е.Г. Методические указания к лабораторным работам по курсу «Теория электропривода»

6. Гросс, В.Ю. Теория автоматического управления: метод, указания (http-y/library.nsawt.ru/)/ В.Ю. Гросс, Е.Г. Гурова. Новосибирск: Новосиб. гос. акад. водного транспорта, 2010. 53 с.

7. Попов, Е.П. Теория линейных систем автоматического регулирования и управления: Учеб, пособие для втузов, - Мл Наука. Гл. ред. физ.мат. лит., 1989. 304 с.

8. Кузнецов, Б.З. Моделирование систем автоматического управления// Математическое моделирование линейных и нелинейных систем. Ч. 2. Учебное пособие / Б.З Кузнецов. Новосибирск: Новосибирская государственная академия водного транспорта. 1999. 78 с.

9. Барац, В.А. Охрана труда на судах и предприятиях водного транспорта. М.: Транспорт,, 1978. 266 с.

10. Овсянников, А.С. Методические указания по экономическом обоснованию дипломных проектов для студентов электромеханического факультета НИИВТ. Новосибирск, Новосибирский институт инженеров водного транспорта, 1980. 78 с.

11. http://dppc.ru/data/attachments/library/lektsija-22-8013.pdf

Размещено на Allbest.ru

...