Электропривод питателя сушильного барабана

Разработка и исследование систем векторного управления асинхронным электроприводом питателя сушильного барабана. Исследование электропривода будет произведено с учетом ШИМ преобразователя и квантованием сигналов управления и регуляторов во времени.

ВВЕДЕНИЕ ……………………………………………………………………………………………….. 12
1.ТЕХНОЛОГИЧЕСКИЙ ПРОЦЕСС ЦЕХА СУШКИ ………………………………… 14
1.1.Описание технологического процесса …………………………………………………… 14
1.2. Сушильный барабан…………………………………………………………………………….. 17
2. ПИТАТЕЛЬ СУШИЛЬНОГО БАРАБАНА ……………………………………………… 21
2.1. Состав, устройство и работа питателя ………………………………………………….. 21
2.2. Кинематическая схема …………………………………………………………………………. 25
2.3. Регулирование скорости питателя ………………………………………………………… 27
2.4. Определение приведённого момента нагрузки и приведённого момента
инерции электропривода питателя ……………………………………………………………… 28
3. ОПРЕДЕЛЕНИЕ ПАРАМЕТРОВ СХЕМЫ ЗАМЕЩЕНИЯ ДВИГАТЕЛЯ
ВАО-92-12/8/6/4 ………………………………………………………………………………………… 31
3.1. Расчёт параметров двигателя при его работе на первой скорости …………. 31
(6 пар полюсов)………………………………………………………………………………………….. 31
4. ПОСТРОЕНИЕ МЕХАНИЧЕСКИХ И ЭЛЕКТРОМЕХАНИЧЕСКИХ
ХАРАКТЕРИСТИК ДВИГАТЕЛЯ ВАО-92-12/8/6/4 …………………………………… 37
4.1. Механические характеристики асинхронного двигателя ВАО-92-
12/8/6/4 ………………………………………………………………………………………………………. 37
4.1.1. Первая скорость………………………………………………………………………………… 37
4.5. Электромеханические характеристики асинхронного двигателя ВАО-92-
12/8/6/4 ………………………………………………………………………………………………………. 40
5. ДИНАМИЧЕСКАЯ МОДЕЛЬ ДВИГАТЕЛЯ ВАО-92-12/8/6/4 ………………… 43
6. ВЫБОР ДВИГАТЕЛЯ…………………………………………………………………………….. 47
6.1. Обоснование выбора типа двигателя ……………………………………………………. 47
6.2. Выбор двигателя ………………………………………………………………………………….. 48
6.3. Проверка выбора двигателя …………………………………………………………………. 49
6.4. Расчёт основных параметров и характеристик двигателя ……………………… 51
6.5. Динамическая модель двигателя АИМ 180 М6 …………………………………….. 58
7. ВЫБОР ПРЕОБРАЗОВАТЕЛЯ ЧАСТОТЫ …………………………………………….. 63
7.1. Преобразователь частоты 6SL3200-6AM23-8AH0 ………………………………… 63
8. СТАТИЧЕСКИЕ ХАРАКТЕРИСТИКИ СКАЛЯРНОГО УПРАВЛЕНИЯ
РЕГУЛИРУЕМЫМ ЭЛЕКТРОПРИВОДОМ ПИТАТЕЛЯ …………………………… 65
8.1. Регулирование скорости короткозамкнутого асинхронного двигателя
изменением частоты…………………………………………………………………………………… 65
8.2. Регулирование скорости электропривода с помощью закона
U1ф / f1  const …………………………………………………………………………………………… 67
8.3. Регулирование скорости электропривода с помощью закона
U1ф / f1  const с I  R – компенсацией …………………………………………………………. 70
9. РАЗРАБОТКА ЗАМКНУТОЙ СИСТЕМЫ РЕГУЛИРОВАНИЯ СКОРОСТИ
С ВЕКТОРНЫМ УПРАВЛЕНИЕМ ……………………………………………………………. 76
9.1. Оптимизация системы автоматического управления регулируемого
электропривода ………………………………………………………………………………………….. 76
9.1.1. Расчет параметров силовой цепи ……………………………………………………….. 76
9.1.2. Оптимизация САР потокосцепления …………………………………………………. 79
9.1.3. Оптимизация САР скорости ……………………………………………………………… 85
10. РАСЧЕТ СТАТИЧЕСКИХ ХАРАКТЕРИСТИК ОДНОЗОННОГО
АСИНХРОННОГО ЭЛЕКТРОПРИВОДА С ВЕКТОРНЫМ УПРАВЛЕНИЕМ
………………………………………………………………………………………………………………….. 88
11. ФИНАНАСОВЫЙ МЕНЕДЖМЕНТ РЕСУРСОЭФФЕКТИВНОСТЬ И
РЕСУРСОСБЕРЕЖЕНИЕ…………………………………………………………………………… 94
11.1. Оценка коммерческого потенциала и перспективности проведения
научных исследований с позиции ресурсоэффективности и
ресурсосбережения…………………………………………………………………………………….. 95
11.1.1. Потенциальные потребители результатов исследования ………………….. 95
Для анализа потребителей результатов исследования необходимо рассмотреть
целевой рынок и провести его сегментирование. ………………………………………… 95
11.1.2. Технология QuaD ……………………………………………………………………………. 96
11.1.3. SWOT-анализ ………………………………………………………………………………….. 99
11.2. Определение возможных альтернатив проведения научных
исследований …………………………………………………………………………………………… 106
11.3. Планирование научно-исследовательских работ……………………………….. 107
11.3.1. Структура работ в рамках научного исследования …………………………. 107
11.3.2 Определение трудоемкости выполнения работ ……………………………….. 108
3.3 Разработка графика проведения научного исследования ……………………… 109
11.3.4. Бюджет научно-технического исследования (НТИ) ……………………….. 113
11.3.4.1. Основная заработная плата исполнителей темы ………………………….. 113
3.4.2 Дополнительная заработная плата исполнителей темы ……………………… 116
11.3.4.3 Отчисления во внебюджетные фонды (страховые отчисления) …….. 116
11.3.4.4. Накладные расходы …………………………………………………………………… 117
11.3.4.5. Формирование бюджета затрат научно-исследовательского проекта
………………………………………………………………………………………………………………… 118
11.4. Определение pеcуpcoэффективнocти проекта …………………………………… 118
12. СОЦИАЛЬНАЯ ОТВЕТСТВЕННОСТЬ ………………………………………………. 122
12.1.1.Описание технологического процесса и рабочего места ………………….. 122
12.1.2. Анализ опасных производственных факторов и обоснование
мероприятий по их устранению………………………………………………………………… 123
12.1.3. Анализ вредных производственных факторов и обоснование
мероприятий по их устранению………………………………………………………………… 124
12.2. Экологическая безопасность ………………………………………………………. 127
12.3. Безопасность в чрезвычайных ситуациях ……………………………………. 128
12.4. Правила и организационные вопросы обеспечения безопасности .. 130
ЗАКЛЮЧЕНИЕ ……………………………………………………………………………………….. 132
ПРИЛОЖЕНИЕ A ……………………………………………………………………………………. 136

Целью данной работы являлся вопрос исследования возможной
структуры регулируемого электропривода питателя сушильного барабана на
основе комплектного преобразователя частоты 6SL3200-6AM23-8AH0.
В работе предложено реализовать систему РЭП питателя как систему
преобразователь частоты – асинхронный двигатель с возможностью
реализации законов скалярного управления по разомкнутой структуре.
В результате исследования статического режима работы скалярного
управления установлено, что электропривод не обеспечивает заданную
область работы в указанном диапазоне регулирования скорости, что не
удовлетворяет техническому заданию.
В ходе имитационного моделирования динамических режимов работы
установлено, что разработанная система скалярного управления работает не
устойчиво в требуемом диапазоне, при диапазоне регулирования 1:15
электропривод работает на пределе.
В ходе имитационного моделирования динамических режимов работы
установлено, что разработанная система не отрабатывает заданную диаграмму
движения и не обеспечивает требуемые показатели качества.
Поэтому было реализовано бездатчиковое векторное управление
асинхронным электроприводом.
Преимущество векторного закона регулирования над скалярным
заключается в повышенном качестве переходных характеристик, однако при
этом необходимо осуществить настройку регуляторов контуров потока,
скорости и тока, правильно выбрав постоянные времени контуров. Процесс
оптимизации параллельных контуров соответствует оптимизации системы
двухзонного электропривода постоянного тока без учёта влияния
перекрёстных обратных связей. В случае применения законов векторного
управления в системе РЭП питателя были получены приблизительно
одинаковые результаты при отклонении нагрузки в большую и меньшую
стороны от номинальной. В системе векторного частотно-токового
управления в момент пуска в соответствии с настройкой параметров
регулятора переходный процесс тока носит апериодический характер с
максимальным значением.
Модели, построенные в работе, используют информацию напрямую без
преобразовательных устройств. Это упрощение необходимо для
осуществления настройки параметров регуляторов, т.к. реализация
регуляторов возможна только во вращающей системе. В реальных системах
используется прямое и обратное преобразование координат.
В технико-экономическом обосновании применения РЭП проведен
анализ состава и стоимости ПНР, составлена смета на проведение работ,
построен график их выполнения. Установлено, что разработанная система
пожаробезопасна и не наносит вред окружающей среде.
Таким образом, разработанная система РЭП питателя полностью
удовлетворяет техническим требованиям. Спроектированный электропривод
позволит в дальнейшем автоматизировать процесс загрузки сушильного
барабана.