Модернизация электропривода тяговой установки

Для движения крюкового подвеса вниз:
- переводим S1 в положение 1;
- нажимаем кнопку КнР, подавая напряжение на преобразователь частоты (ПЧ) — включается КМ1;
- переводим S2 в положение 2 (вниз);
- плавно переводим П1 в положение, соответствующее нужной скорости движения.
По достижении нужной точки переводим П1 в нулевое положение, плавно останавливая подъём. По останове переводим S2 в положение 0 (отключение движения).
Если по каким-либо причинам движение не было остановлено и крюковой подвес опустился до крайней точки, то срабатывает выключатель концевой ВКН, отключая КМ1. Движение груза тут же прекращается. Как и в случае с движением вверх, данный останов является внештатным — при нем нагрузки на оборудование и устройства коммутации повышенные, поэтому при работе следует его избегать.
Аналогично движению вверх, К1, ВЛ, F1 и F2 служат для защиты оборудования и персонала.

Отключение оборудования по окончании работы
Для отключения установки по окончании работы нужно:
- остановить движение крюкового подвеса переводом П1 в положение 0 (нулевая скорость);
- отключить возможность движения переводом S2 в положение 0;
- отключить питание силовой цепи переводом S1 в положение 0 – KM1 размыкается.
Система остановлена.

Результирующая механическая характеристика электродвигателя
Т.к. электродвигатель используется совместно с ПЧ, то его результирующая характеристика меняется. Характеристики электродвигателя при изменении питающей частоты представлены на рисунке 4.1.

Рисунок 4.1. Ряд механических характеристик электродвигателя при изменении частоты регулирования

Здесь верхняя характеристика – естественная, соответствующая синхронной частоте питания, остальные – соответствуют 800об/мин (40Гц), 600 об/мин (30Гц) и так далее. Долгая работа на низких частотах не рекомендуется, т.к. может привести к перегреву электродвигателя.
Представленные характеристики соответствуют закону управления U/f=const. Это наиболее часто применяемый закон регулирования – в большинстве ПЧ он используется по умолчанию. Есть и другие законы регулирования, но их стоит использовать только в необходимых случаях и с пониманием их особенностей.

Учёт потерь в ПЧ
Современные ПЧ имеют настолько высокий КПД, что его даже не указывают в каталожных данных, а потери тока в ПЧ по сравнению с основным потреблением пренебрежимо малы.
Основное значение потери в ПЧ оказывают не на потребление тока, а на охлаждение ПЧ, т.к. тепловые потери на IGBT-ключах ПЧ достаточно высоки.
Это накладывает значительные ограничения на размещение ПЧ – необходимо обеспечивать надлежащее пространство для охлаждения, а также температура окружающей среды не должна быть слишком высокой, т.к. это также может привести к перегреву.

ТЕХНИКО-ЭКОНОМИЧЕСКОЕ ОБОСНОВАНИЕ ПРОЕКТА

В данном разделе приводятся расчёты экономической составляющее проекта..
В расчёт не включена стоимость внешних исполнительных механизмов, датчиков, сигнализаторов, а также устройств и шкафов, являющихся частью крана, но не входящих в данный проект.
Все расчёты произведены с помощью электронных таблиц на основании приведённых формул.
Расчёт стоимости МТР для модернизации
Произведём расчёт стоимости материально-технических ресурсов (МТР), используемых для модернизации (см. таблицу 5.1).
Стоимость определяется по формуле:
,(5.1)
где - стоимость позиции; - цена позиции; - количество единиц.
Таблица 5.1 Наименование Кол. Ед. изм. Цена, руб Стоимость, руб Электродвигатель MTKF 511-6 37кВт 1000об/мин 220/380В 1 шт. 78100 78100 Преобразователь частоты ATV630D55N4 1 шт. 232800 232800 Пускатель магнитный 185А катушка управления 220В АС LC1F 1 шт. 45574 45574 Автомат NSX250HMA220 1 шт. 79972 79972 Сетевой дроссель VW3A5306 1 шт. 55920 55920 Кнопка XB5AA31 1 шт. 313 313 Кулачковый переключатель K10A001ACH 1 шт. 1892 1892 Кулачковый переключатель K10B001UCH 1 шт. 2122 2122 Потенциометр XB5AD912R10K 1 шт. 1809 1809 Концевой выключатель XCKM121H29 2 шт. 1415 2830 ИТОГО:       501332
Итоговое значение определяется суммированием значений столбца.

Оценка экономической эффективности внедрения результатов проекта
Экономические показатели эффективности от внедрения проекта (годовая экономия, срок окупаемости, годовой экономический эффект) не подсчитываются, т.к. электропривод применяется для модернизации по причинам выхода из строя старого оборудования.

ОХРАНА ТРУДА

Раздел предназначен для повышения безопасности, сохранения здоровья и работоспособности людей, а также защиты окружающей среды.
Раздел разработан применительно к помещению электрической лаборатории (подраздел 6.1), где производится изготовление и испытание системы управления, а также помещения конструкторского бюро (подраздел 6.2), где проводилась разработка дипломного проекта.

Охрана труда в электрической лаборатории
Пожарная безопасность

Согласно ГОСТ 12.1.004-91 ССБТ «Пожарная безопасность. Общие требования» помещение вычислительного центра относится к категории В. Источниками пожара могут служить ЭВМ при коротком замыкании. В качестве средств пожаротушения применяют огнетушители типа ОУ-5, ОУ-10. Углекислый газ, поступая в зону горения, производит охлаждающее и изолирующее действие. Тушение пожаров в электроустановках, находящихся под напряжением, всеми видами пен с помощью ручных огнетушителей запрещается, поскольку пена и раствор пенообразователя обладают повышенной электропроводностью [2].
Помещение электрической лаборатории необходимо оборудовать противопожарной сигнализацией.

Защита окружающей среды
Одним из важнейших факторов влияния на окружающую среду является хозяйственная деятельность человека — промышленность, транспорт, сельское хозяйство.
Деятельность человека вносит существенные изменения в биосферу в целом. В результате выбросов в атмосферу отходов производства изменяется ее химический состав, сток промышленных загрязненных вод в водоемы загрязняет почву и источники водоснабжения, гидростроительство влияет на климат прилежащих районов.
Мероприятия по охране природы регламентируются ГОСТ 17.2.101 - 76 (Атмосфера) и ГОСТ 17.1.102 - 77 (Гидросфера), которые предусматривают:
ограничение поступления в окружающую среду промышленных, транспортных, сельскохозяйственных, и бытовых сточных вод и выбросов в атмосферу;
рациональное использование и охрану водоемов;
охрану и рациональное использование земли;
сохранение и рациональное использование биологических ресурсов;
улучшение использование недр.
Защита атмосферного воздуха производится путем перевода котельных с твердого топлива на газообразное. Также практикуется перебазирование ряда крупных предприятий за пределы населенных пунктов и изменение технологии производства с расчетом на меньшее пылевыделение.
Защита водоемов и источников питьевой воды производится переходом промышленных предприятий на замкнутый цикл использования воды, без забора ее из водоемов и сброса в них.
Защита почвы производится путем рекультивации загрязненных земель и полной утилизацией твердых отходов всех производств.

Охрана труда в помещении конструкторского бюро
Характеристики оборудования
Оборудование конструкторского бюро (компьютеры, а также подключенные к ним устройства вывода информации: принтеры, плоттеры и т. п.) имеет следующие характеристики:
общее число компьютеров: n=9;
суммарная мощность всего оборудования: Робщ.=4050Вт;
мощность, потребляемая одними компьютером с принтером: Р=450Вт.
Оборудование конструкторского бюро получает питание от однофазной сети переменного тока с характеристиками:
напряжение: U=220В;
частота питающего тока: f=50Гц.
Основным видом работ является обработка зрительной информации.

Опасные и вредные производственные факторы

Согласно ГОСТ 12.0.003-74 ССБТ «Опасные и вредные производственные факторы. Классификация производства». Опасные и вредные производственные факторы подразделяются на физические, химические и психологические.
При эксплуатации и ремонте вычислительных машин необходимо предусматривать:
механическую опасность;
опасность поражения электрическим током, вследствие наличия электронных устройств;
освещенность;
уровень вибрации и шума;
пожароопасность;
воздействие на организм человека электромагнитных полей.
Люди, долго работающие за компьютером, могут ощущать боли в глазах, головные боли, раздражительность, нарушение сна, болезненные ощущения в области поясницы, шеи, рук.
Невыполнение соответствующих правил и норм охраны труда может явиться причиной производственных травм и профессиональных заболеваний.

Климатические условия в производственном помещении
Воздух рабочей зоны производственных помещений определяется следующими параметрами: температура воздуха в помещении, относительная влажность воздуха, скорость движения воздуха, интенсивность тепловых излучений. Эти параметры по отдельности и в комплексе влияют на организм человека, определяя его самочувствие.
Оптимальный микроклимат в помещении обеспечивает поддержание теплового равновесия между организмом и окружающей средой. Согласно ГОСТ 12.1.005-88 ССБТ «Общие санитарно-гигиенические требования к воздуху рабочей зоны» работа в конструкторском бюро относится к классу 1б. Для этого класса работы предусмотрены климатические условия, представленные в таблицах 6.1, 6.2.

Таблица 6.1 – Оптимальные параметры микроклимата для помещения класса 1б Период Температура воздуха, (С Относительная
влажность воздуха, % Скорость движения воздуха, м/с Интенсивность тепловых излучений, Едоп Холодный 21…23 40…60 не более 0,1 35 Теплый 22…24 40…60 не более 0,2 35
Таблица 6.2 – Допустимые параметры микроклимата для помещения класса 1б Период Температура воздуха, (С Относительная влажность воздуха, % Скорость движения воздуха, м/с Интенсивность тепловых излучений, Едоп Холодный 20…24 75 не более 0.2 Теплый 21…28 60 при 27(С 0.1-0.3
Для создания в производственном помещении нормального микроклимата необходим правильно организованный воздухообмен – вентиляция. Вентиляция предусматривает организованный и регулируемый воздухообмен, обеспечивающий удаление из помещения воздуха, загрязненного вредными газами, парами, пылью, а также улучшающий метеорологические условия в помещениях. По способу подачи в помещение свежего воздуха и удаления загрязненного системы вентиляции делятся на естественную, искусственную (механическую) и смешанную.
Одним из видов естественного воздухообмена является аэрация, физической основой которой является тепловое, а также ветровое давление.
Искусственная вентиляция обеспечивает поддержание постоянного воздухообмена независимо от внешних метеорологических условий. Воздух, поступающий в помещение, при необходимости подогревается или охлаждается, увлажняется или осушается, очищается от пыли.
Для помещения конструкторского бюро рекомендуется вытяжная система вентиляции, схема которой представлена на рисунке 6.2.

Схема механической вытяжной вентиляции

5

4



3 2




1


1 – устройство входа воздуха; 2 – центробежный вентилятор; 3 – фильтр; 4 – заслонка с электроприводом; 5 – устройство выхода воздуха.

Рисунок 6.2 – Схема механической вытяжной вентиляции

В качестве дополнительной вентиляции можно применить кондиционеры. Линия кондиционирования воздуха обеспечивает постоянство температуры, относительной влажности, подвижности и чистоты воздуха. Кроме этого могут осуществляться ионизация, озонирование, дезодорация.


Мероприятия по борьбе с вредными воздействиями вибрации и шума
В результате гигиенических исследований установлено, что шум и вибрации ухудшают условия труда, оказывая вредное воздействие на организм человека.
Вибрации занимают второе место по отрицательным воздействиям на человека. Причина вибраций – неуравновешенные силовые воздействия. Источники – вращающиеся механизмы, возвратно-поступательные механизмы, ударные нагрузки.
В соответствии с ГОСТ 12.1.012.-90 ССБТ «Вибрационная безопасность. Общие требования безопасности» устанавливают следующие допустимые уровни вибрации для вычислительного центра.

Таблица 6.3 – Допустимые уровни вибрации f, Гц 1 2 4 8 16 31,5 63 125 250 500 1000 Vm10-2, m/c
Lv,дБ — 1,3
108 0,45
99 0,22
93 0,2
92 0,2
92 0,2
92 — — — —
По ГОСТ 26568 – 85 «Вибрация. Методы и средства защиты» снижение вибрации осуществляется в двух направлениях:
снижение вибрации в источнике;
снижение вибрации на пути распространения.
Снижение вибрации в источнике производится с помощью статического или динамического балансирования роторов машин, центрирования осей вращения многоопорных роторов. Снижение вибрации на путях распространения производится тремя методами: вибродемпфированием, виброгашением и виброизоляцией.
Вибродемпфирование – снижение вибрации переводом виброэнергии в другие виды энергии. Достигается применением материалов с большим коэффициентом внутреннего трения.
Виброгашение – снижение вибрации при помощи увеличения массы фундамента.
Виброизоляция – снижение вибрации за счет перевода колебательной энергии в энергию упругих элементов.
При дальнейшем воздействии шума на организм, т.е. больше допустимого уровня, происходят нежелательные явления: снижается острота зрения и слуха, повышается кровяное давление, снижается внимание. Сильный продолжительный шум может быть причиной функциональных изменений сердечно-сосудистой и нервных систем.
Согласно ГОСТ 12.1.003-83 ССБТ «Шум. Общие требования безопасности» допустимы следующие уровни шума.

Таблица 6.4 – Допустимые уровни шума f, Гц 63 125 250 500 1000 2000 4000 8000 Lр.доп, дБ 71 61 56 48 50 42 40 38
По ГОСТ 12.1.029-88 ССБТ «Средства и методы защиты от шума» для снижения шума предусматриваются следующие меры:
звукоизоляция ограждающих конструкций, укрытия и кожухи источников шума;
установка в помещениях звукопоглощающих конструкций и экранов;
применение глушителей аэродинамического шума;
правильная планировка и застройка территории городов и других населенных пунктов, а также использование зеленых насаждений.
Стены и потолки конструкторского бюро, должны быть облицованы звукопоглощающими материалами, независимо от количества установленного оборудования. В качестве таких материалов могут быть использованы: перфорированные плиты, а так же плотные хлопчатобумажные ткани, которыми драпируются потолок и стены. Кроме того, необходимо использовать подвесные акустические потолки.



Меры защиты от электромагнитных полей
В соответствии ГОСТ 12.1.002.-84 ССБТ «Электромагнитные поля промышленной частоты» установлена предельно допустимая напряженность электромагнитного поля для персонала Едоп = 5 кВ/м.
Для защиты человека от электромагнитных излучений на монитор компьютера необходимо применять мониторы со степенью защиты на менее ТСО-95, которые обеспечивают требуемый ГОСТ 12.1.002.-84 ССБТ уровень защиты. В случае установки нескольких компьютеров в одном помещении рекомендуются для применения мониторы, соответствующие другому международному стандарту – ТСО-99, который устанавливает ещё более низкие нормы для допустимого электромагнитного излучения.
Конструкция помещения должна исключать скопление пыли, а также необходимо соблюдение высокой чистоты в помещении. Кроме этого, полы в помещении должны иметь антистатическое покрытие.
При размещении компьютеров и мебели в помещении конструкторского бюро следует учитывать, что современные мониторы с электронно-лучевыми трубками имеют хороший уровень защиты со стороны экрана, а наибольший уровень излучения они создают сбоку и сзади.
Наилучшим методом защиты человека от вредного воздействия электромагнитных излучений является использование мониторов с жидкокристаллическими экранами, которые имеют уровень электромагнитного излучения, сравнимый с уровнем обычных электрических приборов – таких, как электронагреватель или системный блок компьютера, а также значительно меньший уровень мерцания изображения.

Требования к расположению монитора
Помимо собственно характеристик монитора — яркости, контрастности, отсутствию мерцания и искажениям изображения — большую роль в достижении комфортной работы играет правильное размещение монитора относительно окна и других источников света. Не допускается размещения пользователя компьютера спиной или лицом к окну. В обоих случаях свет из окна мешает восприятию изображения и требует увеличения яркости и контрастности экрана, что требует постоянного напряжения глаз. Наилучшим расположением монитора является его расположение не ближе одного метра от окна так, чтобы свет падал сбоку, не создавая бликов на экране.
Аналогично должны располагаться осветительные приборов при общем и комбинированном освещении.

Заключение
При выполнении всех требований по охране труда вредных воздействий на человека и окружающую среду свыше нормативных не происходит, поэтому дипломный проект можно считать экологически чистым.
ЗАКЛЮЧЕНИЕ

Темой данного дипломного проекта являлась модернизация тяговой установки подъёмного механизма (лебёдки) мостового крана грузоподъёмностью 50 тонн.
В соответствии с техническим заданием были проведены:
- анализ существующей системы электропривода и управления установки;
- были рассмотрены варианты реализации силовой части установки с выбором наиболее предпочтительного варианта;
- была выполнена схема однолинейная электропитания крана в целом в составе схемы электропитания цеха, проведён проверочный расчёт мощности трансформатора;
- были рассмотрены варианты реализации систем управления установки с выбором наиболее предпочтительного варианта;
- был произведён расчёт и подбор оборудования силовой части;
- был произведён подбор заменяемого оборудования системы управления установки в соответствии с условиями эксплуатации;
- выполнена технико-экономическая часть;
- рассмотрены меры по охране труда в кончтрукторском бюро, где производилос проектирование.
Согласно расчётам раздела 5 (технико-экономического), полная себестоимость реализации проекта составляет 879482,86руб.
В процессе выполнения дипломного проекта все мероприятия по ТБ выполнялись в полном объёме.


СПИСОК ЛИТЕРАТУРЫ

1 СНиП 3.05.07-85 «Системы автоматизации»;
2 СНиП 3.05.06-85 «Электротехнические устройства»;
3 ПУЭ «Правила устройства электроустановок» изд. 7;
4 ГОСТ Р 52776-2007 (МЭК 60034-1-2004) «Машины электрические вращающиеся»;
5 ГОСТ 15150-69 «Машины, приборы и другие технические изделия. Исполнения для различных климатических районов. Категории, условия эксплуатации, хранения и транспортирования в части воздействия климатических факторов внешней среды»;
6 ГОСТ 14254-2015 (IEC 60529:2013) «Степени защиты, обеспечиваемые оболочками (Код IP)»;
7 ГОСТ 12.105-95 «Общие требования к текстовым документам»;
8 СНиП 3.05.06-85 «Электротехнические устройства»;
9 ГОСТ 27555-87 (ИСО 4306-1-85) «Краны грузоподъемные. Термины и определения»;
10 ГОСТ 1575-87 «Краны грузоподъемные. Ряды основных параметров»;
10 Гальперин М.В. Электротехника и электроника. М.: Форум, 2009. 480 с.;
11 В.И. Чернега, И.Я. Мазуренко. Краткий справочник по грузо-подъемным машинам. Киев.: Тэхника, 1988. - 312с.;
12 Кирнев, А. Д. Строительные краны и грузоподъемные механизмы: Справочник (для выполнения курсового и дипломного проектирования по технологии и организации в строительстве и специалистов-строителей) / Кирнев А.Д., Несветаев Г.В. - Ростов-на-Дону :Феникс, 2013. - 667 с.;
13 Кузьмин А.В. Справочник по расчетам механизмов подъемно-транспортных машин / А.В. Кузьмин, Ф.Л. Марон .- Минск : Высшая школа, 1983. – 350 с.;
14 Справочник по электрическим машинам. В двух томах. Под общ. ред. И.П. Копылова и Б.К. Клокова. Том 1. М.: Энергоатомиздат, 1988. - 456с.;
15 Справочник по электрическим машинам. В двух томах. Под общ. ред. И.П. Копылова и Б.К. Клокова. Том 2. М.: Энергоатомиздат, 1989. - 688с.









Стр. 7