Публикация научных статей.
Вход на сайт
E-mail:
Пароль:
Запомнить
Регистрация/
Забыли пароль?
Научные направления
Поделиться:
Разделы: Электротехника, Техника, Электроника
Размещена 24.08.2020. Последняя правка: 27.10.2020.
Просмотров - 328

Модернизация электропривода установки нанесения защитного покрытия

Цуканов Андрей Витальевич

студент

НФ НИТУ "МИСиС"

студент

Лицин Константин Владимирович, кандидат технических наук, доцент кафедры электроэнергетики и электротехники, НФ НИТУ «МИСиС»


Аннотация:
Выполнена модернизация электропривода установки нанесения защитного покрытия, целью которой является снижение уровня брака. Выполнено моделирование модернизированного электропривода с помощью программного обеспечения Matlab Simulink. Приведено необходимое оборудование для выполнения задачи, а также подсчитаны необходимые денежные средства и окупаемость проекта.


Abstract:
The modernization of the electric drive of the protective coating installation was carried out, the purpose of which is to reduce the level of rejects. The modernized electric drive was simulated using the Matlab Simulink software. The necessary equipment for the task was given, and the necessary funds and the project payback were calculated.


Ключевые слова:
электропривод рольганга; частотные преобразователи; система автоматизированного нанесения защитного покрытия

Keywords:
roller table electric drive; frequency converters; system for automated application of a protective coating


УДК 62-523

Актуальность
Актуальность работы обусловлена следующим: одной из серьезных проблем возникающих при использовании термических роликовых печей является налипание окалины на вращающихся роликах, осуществляющих перемещение листа внутри печи. Образование окалины происходит в основном за счет диффузии кислорода. При этом окалина имеет хорошее сцепление с металлом. Налипая на ролики при прохождении по ним листа, окалина образует на последнем деформации типа «вдав». Что приводит к браку листа, вплоть до полной его выбраковки, так как при деформации металла во время дальнейшей обработки, транспортировки или хранения окалина растрескивается и частично осыпается. При попадании в трещину влаги начинается коррозия контактного типа, которая имеет скорость, превышающей обычную атмосферную коррозию в несколько раз. Вся листовая продукция проходящая процесс термической обработки, поставляется на продажу. Потребителями являются компании, занимающиеся судостроением, мостостроением, машиностроением, производством сварных труб. Одним из основных требований является исключение механических повреждений на поверхности листовой продукции. Главной проблемой исключения данного типа брака является несовершенство конструкции роликовой печи. Так же актуальность темы обусловлена тем, что брак, данного типа присутствует на любом предприятии производящем листовой прокат, и исключение его на ЛПЦ АО «Уральская Сталь», позволит предприятию выйти на качественно новый уровень, что приведет к повышению конкурентоспособности в сегменте листового проката. Научная новизна предлагаемого технического решения заключается в разработанном алгоритме, позволяющем проводить нанесение защитного покрытия в полностью автоматизированном режиме с учётом времени прохождения заготовки по рольганг.

Цель

Целью исследования является модернизация системы, позволившей значительно снизить уровень брака в прокатном производстве.

Схема механизма

Функциональная схема механизма приведена на рисунке 1.1 
Рис. 1.1 – Функциональная схема механизма         
  Рис. 1.1 – Функциональная схема механизма

Термический участок, представленный на рисунке 1,2, играет важную роль в цикле производства стальных листов листопрокатного цеха. Задача термического участка заключается в изменение свойств и структуры стали.

           Рис. 1.2 – Схема термического участка ЛПЦ


Модернизация

На рисунке 1.3 изображена схема подключения преобразователя частоты. Все клеммы для подсоединения кабелей управления расположены в клеммном отсеке, на передней панели ПЧВ, закрытом крышкой.

           Рис. 1.3 – Схема подключения преобразователя частоты

Главная проблема при использовании этих печей для производства является деформация нижней поверхности листа, которая налипает на ролики окалиной. Модернизация данной установки представляет собой установку более нового и современного оборудования, то есть:

-     установка нового двигателя;  

-     установка преобразователя частоты;

-     автоматизация процесса нанесения защитного покрытия.

В настоящее время при управлении электропривода рольганга перед печью используется классическая релейно-контакторная схема оперативного управления, принципиальная электрическая схема. Выделяя основные недостатки действующей схемы нужно отметить следующее. При применении асинхронных двигателей с короткозамкнутым ротором главным недостатком является большое значение пусковых токов, и соответственно, пусковых моментов (в семь раз выше номинального). При получении ползучей (пониженной) скорости, используя метод введения ящиков сопротивлений в цепи статора (во все три фазы двигателя), электропривод работает на пониженном моменте, что приводит к увеличению скольжения двигателя, потерь в стали и нагреву обмоток двигателя. Также использование этого метода приводит к нагреву ящиков сопротивлений, что приводит к довольно частому их выходу из строя и дополнительным потерям энергии, которая выделяется в виде тепла от чугунных элементов ящиков [7].

Применение частотного регулирования позволяет получить плавный пуск и торможение электропривода, что приводит к точному позиционированию листа. 60 Большое преимущество частотного регулирования – это возможность реализации высоких регулировочных свойств, не уступающих тиристорному электроприводу постоянного тока. Частотный контроль угловой скорости экономичен, поскольку управление двигателем совершается при небольших скольжениях. Помимо этого, в замкнутых системах можно управлять двигателем так, чтобы достичь минимума потерь в нем либо минимума, потребляемого двигателем тока, потому что есть возможность регулировать напряжение в функции нагрузки [6].

Универсальная линейка частотных преобразователей может использоваться для управления приводами на основе асинхронных двигателей в промышленности.

Модель упрощенной системы регулирования механизма загрузочного рольганга показана на рисунке 1.4
                             
         Рис. 1.4 – Упрощенная математическая модель системы регулирования электропривода переменного тока для двигателя рольганга


На рисунках 1.5 и 1.6  показаны сигналы на выходе без нагрузки и с приложенной нагрузкой соответственно.


             Рис. 1.5 – Сигнал на выходе упрощенной математической модели для двигателя рольганга


            Рис. 1.6 – Сигнал на выходе упрощенной математической модели для двигателя рольганга с приложенной нагрузкой


На рисунке 1.6 показано что, при приложении момента к двигателю, то есть когда лист кладут на загрузочный рольганг, электропривод полностью отрабатывает всю нагрузку. Точная настройка (параметрирование) преобразователей частоты для выбранных электродвигателей может проводиться на месте.

Установка перед входом листа в печь системы автоматизированного нанесения защитного покрытия на листовой прокат позволит значительно снизить вероятность возникновения таких деформаций. Алгоритм работы данной системы можно посмотреть на рисунке 1.7. Защитное покрытие выполняет функцию обмазки листа гашеной известью перед входом в печь. автоматизация процесса предполагает под собой:

-        контроль выполнения последовательности действий;

-        автоматическое включение и выключение устройства нанесения покрытия.
 

          Рис. 1.7 – Алгоритм работы системы нанесения защитного покрытия


Выводы:

  1. В проекте предусматриваются дополнительные капитальные затраты в сумме 1430,80 млн. руб., стоимость строительно-монтажных работ составит 1000,85 млн. руб. Предлагаемое техническое решение снижает количество брака по методическим печам на 80%, брак по прокату на 75% состоит из брака по методическим печам. Предлагаемое техническое решение снижает объем расходов на передел на 40%. Срок окупаемости капитальных затрат равен- 5 лет
  2. В данный момент на системе нанесения данного защитного покрытия используется примитивное оборудование для старых агрегатов, релейно-контакторные схемы. Данная схема имеет свои недостатки такие как, частое обслуживание, плохое срабатывание всех узлов агрегата механизма, в связи с этим появляется большое количество брака. Поэтому в данной работе предлагается установить более новое и современное оборудование которое требует более меньшего затрат времени на обслуживание и ремонт. Данное техническое решение влияет на себестоимость продукции посредством воздействия на снижение двух калькуляционных статей: количество брака и итого расходов по переделу [8]. В частности, внедрение предлагаемого решения по нанесению защитного покрытия в условиях листопрокатного цеха (ЛПЦ-1) АО «Уральская Сталь» позволит повысить выходного годного на 0,8% и снизит себестоимость продукции на 8,23 рубля/т.Таким образом, предлагаемое техническое решение является как актуальным, так и необходимым.

Библиографический список:

1. Андреев, В.В. Особенности и основные направления инвестиционной политики в металлургии во взаимосвязи с металлопотребляющими отраслями. Металлург. 2010. №9. М. 5 с.
2. Анучин А.С. Системы управления электроприводов. – М.: МЭИ, 2015. 373 с.
3. Драчев Г.И. Теория электропривода: Учебник пособие к курсовому проектированию. – Челябинск: ЮурГУ, 1998. 160 с.
4. Иванов И.Н., Бельгольский Б.П., Соломахин И.С. Технико-экономические расчеты по организации, планированию и управлению металлургическими предприятиями. – М.: Металлургия, 2007. 443 с.
5. Инструкция по использованию частотного преобразователя https://owen.ru
6. Кацман М.М. Электрические машины и электропривод автоматических устройств. – М.: Недра, 1989. 335 с.
7. Косматов В.И., Андросенко В.В. Проектирование тиристорных преобразователей. – Магнитогорск: МГТУ, 2002. 113 с.
8. Лифшиц А.Г. Себестоимость стали и пути её снижения. – М.: Металлургия, 1985. 64с.
9. Мальцева О.П., Удут Л.С., Кояин Н.В. Системы управления электроприводов. – Томск: ТПУ, 2007. 82 с.
10. Петухов С.В., Кришьянис М.В. Электропривод. – Архангельск: С(А)ФУ, 2015. 303 с.
11. Фотиев М.М. Электрооборудование прокатных и трубных цехов. – М.: Металлургия, 1995. 256 с.
12. Целиков А.И. Машины и агрегаты металлургических заводов. Том 1/А.И. Целиков П.И. Полухин, В.М. Гребенник и др. – М.: Металлургия, 1987. 440 с.
13. Электропривод типовых производственных механизмов: учеб. пособие для академического бакалавриата / Ю. Н. Дементьев, В. М. Завьялов, Н. В. Кояин, Л. С. Удут. – М.: Юрайт, 2018. 403 с.




Рецензии:

20.10.2020, 11:08 Олевский Виктор Аронович
Рецензия: Объясните физику процесса: за счёт чего образуется окалина,и тогда станет понятна роль нового оборудования. В соответствии с правилами оформления статьи сформулируйте и обоснуйте: в чём научная новизна предлагаемого решения проблемы, а не просто новизна для конкретных производств.

27.10.2020 19:19 Ответ на рецензию автора Цуканов Андрей Витальевич:
Статья дополнена. Образование окалины происходит в основном за счет диффузии кислорода. При этом окалина имеет хорошее сцепление с металлом. Налипая на ролики при прохождении по ним листа, окалина образует на последнем деформации типа «вдав». Что приводит к браку листа, вплоть до полной его выбраковки, так как при деформации металла во время дальнейшей обработки, транспортировки или хранения окалина растрескивается и частично осыпается. При попадании в трещину влаги начинается коррозия контактного типа, которая имеет скорость, превышающей обычную атмосферную коррозию в несколько раз. Научная новизна предлагаемого технического решения заключается в разработанном алгоритме, позволяющем проводить нанесение защитного покрытия в полностью автоматизированном режиме с учётом времени прохождения заготовки по рольганг.

24.10.2020, 0:44 Лобанов Игорь Евгеньевич
Рецензия: Teмa статьи является актуальной. Научная новизна заключается в модернизации системы нанесения защитного покрытия. Считаю, что на графиках не показано преимущество предлагаемого метода по сравнению с существующим способом. Если автор статьи доработает статью в данном направлении, то она может быть с полным на то основанием рекомендована к публикации.
27.10.2020 19:19 Ответ на рецензию автора Цуканов Андрей Витальевич:
Необходимости построения дополнительного графика для сравнения систем нет, но вывод дополнен численными значениями снижения себестоимости и выхода годного

28.10.2020, 16:59 Олевский Виктор Аронович
Рецензия: Осталось не понятно, чем характеризуется новый двигатель, очевидно, что не датой изготовления.



Комментарии пользователей:

Оставить комментарий


 
 

Вверх