Оперативное обслуживание.

Общая часть.

1.1 Механизм передвижения широко представлен в металлургическом

производстве тележками крановых механизмов. Обычно кран имеет две тележки: тележку передвижения и грузовую тележку.

Грузовая тележка присутствует в единственном числе, но в некоторых случаях их число может быть доведено до двух.

К приводу тележек предъявляются довольно жесткие требования: он должен обеспечивать быстрый и в то - же время плавный разгон, постоянство ускорения независимо от скорости переключения контактов командоконтроллера, возможность реверса, высокую надежность и стабильность работы в условиях как высоких, так и низких температур, а также при высокой влажности, запыленности окружающей среды и присутствии агрессивных газов и дыма.

Кроме того, электропривод должен быть безопасным в эксплуатации и простым в ремонте.

По надежности электроснабжения этот привод можно отнести к "особой группе" первой категории.

 

1.2 Электроприводом называется электромеханическое устройство, предназначенное для электрификации и автоматизации рабочих процессов и состоящее из преобразовательного, электродвигательного, передаточного и управляющего механизмов. В отдельных случаях преобразовательный и передаточный механизмы могут отсутствовать.

Достоинствами электропривода являются: возможность простого и экономичного преобразования электрической энергии в механическую;

Возможность изготовления двигателя любой необходимой мощности, что позволяет использовать индивидуальный привод отдельных рабочих механизмов машины; высокая управляемость привода, его надежность; упрощенная конструкция рабочей машины, малые габариты и масса привода; широкий диапазон и плавность регулирования скорости и т.п.

Наиболее часто применяемым типом электродвигателя является асинхронная машина с фазным ротором, т.к. обеспечивает достаточное регулирование ускорения. Асинхронные же двигатели с короткозамкнутым ротором не находят широкого применения из-за чрезмерно больших ускорений и пусковых токов, что не всегда приемлемо при переносе краном таких грузов, как жидкий металл, шлак и т.д.

Применение привода постоянного тока нежелательно, т.к. он имеет пониженную надежность из-за износа коллекторного узла и его быстрого выхода из строя, особенно это касается условий его работы при загрязненности атмосферы цеха.

Исходя из всего перечисленного, выбираем в качестве основы привода асинхронную машину с фазным ротором.

Питание двигателя привода тележки будет осуществляться через гибкие троллеи, т.к. тележка имеет диапазон передвижения по направляющим 28 метров и применение жестких троллей не оправдано.

 

Специальная часть.

 

2.1 Схема управления должна отвечать всем требованиям, заданным в п.1.1. Наиболее распространенной схемой является схема, построенная на основе командоконтроллера. Она имеет высокую ремонтопригодность, дешевую элементную базу и большую надежность.

Контроль нулевого положения командоконтроллера SA осуществляет реле KS, контакт которого подает питание на схему управления.

В первом положении "Вперед" включаются контакторы KM1 и KM2, которые подключают статор двигателя к сети. Блок-контакт КM2 включает реле K, которое включает контактор тормозного электромагнита KM3. При этом двигатель растормаживается и идет в ход при полностью включенном в цепь ротора реостате (кривая 1 на рисунке 1).

Во втором положении контроллера включается контактор KM4 (см. графическую работу, лист 1), который шун­тирует предварительную ступень пускового реостата (двигатель работает на характеристике 2, рисунок 1).

 

 

Рисунок 1 - Механические характеристики кранового электродвигателя.

 

 

Машинист может устано­вить ручку командоконтроллера сразу в крайнее правое поло­жение. Разгон будет осуществляться автоматически, в функции времени, с помощью реле KAT1 - KAT3 (см. графическую работу, лист 1). Блок-контакт KM4 разомкнет цепь катушки первого ускоряющего реле KAT1, и по­следнее с выдержкой времени включит первый ускоряющий кон­тактор KM5. Аналогично с помощью реле KAT2 и KATЗ включаются ускоряющие контакторы соответственно KM6 и KM7.

Для питания катушек реле времени служит выпрямитель; контактор KM6, включившись, своим блок-контактом, отключит от сети выпрями­тель, а вместе с ним и катушку реле KATЗ. Двигатель будет рабо­тать на характеристиках 3, 4, 5 (см. рисунок 1).

В цепи ротора всегда остается невыключенной часть реостата. Этим смягчается механическая характеристика (кривая 5 на рисунке 1), благодаря чему массы двигателя и крана в большей степени помогают двигателю преодолевать пиковые перегрузки.

Как отмечалось, электропривод может работать в двигатель­ном режиме и в режиме торможения противовключением. Если при движении крана «Вперед» рукоятку командоконтроллера SA (см. графическую работу, лист 1) перевести в любое положение «Назад», контактор KM1 отключит двигатель от сети, а затем включится контактор KM8 и реле KCC. Контакторы ускорения KM5—KM7, KM4 отключаются, и в цепь ротора будет введен весь реостат. В момент перехода ко­мандоконтроллера SA через нулевое положение кратковременно отключится реле K, контакт которого шунтирует добавочный резистор R1 в цепи реле KCC. Этим осуществляется форсировка включения реле KCC. Если рукоятка SA была переведена в пер­вое положение «Назад», то после окончания процесса торможения кран останавливается. Если рукоятка была установлена во 2, 3 или 4-е положения, то после снижения скорости до 10% от номинальной отключается реле KCC, которое своим контактом под­ключает цепь питания ускоряющих контакторов, и начинается автоматический разгон двигателя в направлении «Назад».

Торможение осуществляется по линии abc (см. рис. 1): по линии аb — переход двигателя в режим торможения противо-включением и по линии ba — его замедление и остановка.

Контакты конечных выключателей SQ1, SQ2, размыкающи­еся в предельно крайних положениях, и контакт максимального реле KA включены в цепь реле KS (см. графическую работу, лист 1). Максимальное реле состоит из трех катушек с подвижным якорем, воздействующих на один общий контакт.

Как отмечалось, аппаратура управления и тормозные электрод-магниты постоянного тока отличаются сравнительно высокой износостойкостью, долговечностью, надежностью, большой до­пустимой частотой включения и т. п. Поэтому для кранов, рабо­тающих в режимах Т и ВТ, используются магнитные контроллеры типов К, КС ДК.

2.2 Построение нагрузочной диаграммы механизма.

 

2.2.1 Определяем передаточное число редуктора привода тележки:

(1)

 

 

где R - радиус колеса тележки, м;

n - частота вращения вала приводного двигателя, об/мин;

V - заданная скорость тележки, м/мин;

 

 

2.2.2 Определяем статические моменты на входном валу редуктора при холостом и рабочем пробегах тележки:

 

 

(2)

 

где k₁ = 1,25 - коэффициент, учитывающий трение реборды колеса тележки о рельс;

G - сила тяжести перемещаемого груза;

m = 0,015÷ 0,15 - коэффициент трения в опорах ходовых колес;

r - радиус цапфы;

f - коэффициент трения качения ходовых колес по рельсам;

i - передаточное число редуктора;

h - КПД редуктора;

 

 

 

 

2.2.3 Строим нагрузочную диаграмму механизма:

Рисунок 2 - Нагрузочная диаграмма механизма.

2.3 Расчет мощности двигателя и его выбор.

 

2.3.1 Определяем продолжительность включения ПВ:

 

(3)

 

 

где t₁ ,t₂ ,t₃,t_n, - длительности включений механизма передвижения;

t₀ - суммарное время простоя механизма за рабочий цикл;

 

 

 

2.3.2 Определяем эквивалентный момент:

 

 

(4)

 

 

Где M_i - величина момента в некотором рабочем режиме;

T_ц - время рабочего цикла;

t_i - длительности действия соответствующих моментов на вал приводного двигателя;

2.3.3 Находим расчетную мощность двигателя:

 

 

(5)

 

 

где k_з =1,3 - коэффициент запаса, учитывающий неучтенные моменты в редукторе;

М_с.э - эквивалентный статический момент;

w _расч. - угловая скорость выбираемого приводного двигателя;

 

 

 

Пересчитываем расчетную мощность двигателя при ПВ =20% на ПВ= 40%, для того, чтобы выбрать электрическую машину из справочника:

 

(6)

 

 

 

 

2.3.4 Выбираем конкретный двигатель - МТF312-6, асинхронную машину с фазным ротором с осевым моментом инерции J_{дв .}=0,312 кг×м², номинальной частотой вращения 965 об/мин., номинальными токами статора и ротора соответственно 38 и 60 А и мощностью 15 кВт.

 

2.3.5 Для определения момента инерции на входном валу редуктора переходим от поступательного движения тележки к вращательному движению некого цилиндрического тела, посаженного на вал электродвигателя, создающего те - же статические и динамические нагрузки:

 

(7)

 

где V² - квадрат скорости поступательно движущейся тележки;

m - масса тележки;

J - осевой момент инерции;

w² - квадрат угловой частоты вращения вала двигателя;

 

Выделяем переменную j из вышеуказанного равенства:

 

(8)

 

 

 

 

Таким образом, мы получили приведенные осевые моменты инерции порожней и нагруженной тележки без учета моментов инерции соединительной муфты и тормозного шкива.

 

2.3.6 Зная приведенные моменты инерции мы можем определить полный осевой момент инерции системы "двигатель - механизм" как для полностью загруженного, так и для порожнего механизма передвижения:

 

(9)

 

 

где J_дв. - паспортный осевой момент инерции приводного двигателя;

J_{х.х.(р.х)} - приведенный осевой момент инерции на валу двигателя для холостого и загруженного состояний механизма передвижения без учета момента инерции двигателя, соединительной муфты и тормозного шкива;

J_м - момент инерции соединительной муфты (J_м=0,15×J_дв.);

J_ш - момент инерции тормозного шкива (J_ш=0,2×J_дв.);

 

2.3.7 Определяем динамические моменты для построения уточненной нагрузочной диаграммы:

 

(10)

 

 

где J - (см. формулу 8);

Dw - изменение угловой скорости;

Dt - время разгона механизма;

 

M_д.х. и M_д.р. - динамические моменты разгона и торможения для холостого и загруженного состояний тележки механизма передвижения.

 

2.3.8 Строим уточненную нагрузочную диаграмму механизма с тахограммой:

 

Рисунок 3 - Нагрузочная диаграмма механизма с тахограммой.

 

2.3.9 Проверяем выбранный двигатель по нагреву:

 

(11)

 

 

Эквивалентный момент вычисляем по формуле 4:

 

 

 

Определяем рабочий момент двигателя:

 

(12)

 

 

В случае, если двигатель подходит для заданной интенсивности работы, момент эквивалентный на его валу должен быть меньше номинального, т.е. должно выполнятся неравенство 13:

 

(13)

 

 

 

Двигатель выбран правильно.

2.4 Выбор релейно-контактной аппаратуры.

 

2.4.1 Для управления асинхронным электродвигателем привода используем магнитный контроллер ТА-63 [6], т.к. он обеспечивает все необходимые режимы работы для механизма перемещения и подходит по допустимой мощности двигателя.

 

2.4.2 Для ограничения передвижения кранового моста в схеме использованы конечные выключатели.

Контакты конечных выключателей, как правило, включаются в цепи управления - в цепи катушек контакторов и реле.

В качестве конечных выключателей выбираем получившие наибольшее распространение в крановых установках отечественного производства выключатели серии КУ-700А.

2.4.3 Крановые резисторы предназначены для обеспечения пуска, регулирования скорости и торможения электродвигателей постоянного и переменного тока.

При расчете и выборе пускорегулирующих резисторов должны выполнятся одновременно два условия:

1) Получение необходимых механических характеристик электроприводов, обеспечивающих требуемый режим пуска и необходимый диапазон регулирования.

2) Обеспечение соответствия теплового режима резистора режиму работы электродвигателя.

Для правильного выбора пусковых токоограничивающих резисторов определяем значение эквивалентного тока:

 

(14)

 

где I_дл.- длительный ток;

I_пв - ток двигателя при некоторой продолжительности включения;

ПВ - значение фактической продолжительности включения, %;

 

 

Зная длительный ток выбираем тип ящиков резисторов в роторную цепь: 2ТД.754.054-10.

2.5 Расчет токов уставок и выбор аппаратуры защиты.

 

2.5.1 Аппаратура защиты присутствует в схеме магнитного контроллера, поэтому нет необходимости в её выборе, однако следует указать токовые значения настроек защитной аппаратуры исходя из данных справочника [2]:

 

а) Ток уставки защитного реле, А: 130;

б) Ток номинальный расцепителя автомата, А: 40;

в) Ток мгновенный отсечки автомата, А: 260;

 

2.6 Расчет и выбор структуры и сечения кабелей.

 

2.6.1 Ток ротора больше тока статора и его длительный эквивалент уже определен (расчёт по формуле 14), поэтому цепь статора с меньшим током запитываем кабелем, выбираемым в роторную цепь:

 

а) Для обеспечения питания роторной цепи выбираем кабель

ПВГ (3*10) мм²;

б) Статорную цепь запитываем кабелем ПВГ (3*10) мм²;

в) Управляющую схему запитываем посредством провода марки ПГВ;

г) Конечные выключатели целесообразно подключить к схеме управления контрольным четырехжильным кабелем типа КСРГ;

 

 

Техника безопасности

 

Оперативное обслуживание.

Б2.1.1.² Оперативное обслуживание электроустановок может осуществляться как местным оперативным или оперативно-ремонтным персоналом[1], за которым закреплена данная электроустановка, так и вы­ездным, за которым закреплена группа электроустановок.

Лицам из оперативно-ремонтного персонала, обслуживающим электроустановки, эксплуатируемые без местного оперативного персонала, при осмотре электроустановок, оперативных переключениях, подготовке рабочих мест и допуске бригад к работе и т. п. в соответствии с насто­ящими Правилами и «ПТЭ электроустановок потребителей» предостав­ляются все права и обязанности оперативного персонала.

Вид оперативного обслуживания, число лиц из оперативного персо­нала в смену или на электроустановке определяются лицом, ответствен­ным за электрохозяйство, по согласованию с администрацией предпри­ятия (организации) и указываются в местных инструкциях.

Б2.1.2. К оперативному обслуживанию электроустановок допуска­ются лица, знающие оперативные схемы, должностные и эксплуатацион­ные инструкции, особенности оборудования и прошедшие обучение и проверку знаний в соответствии с указаниями настоящих Правил.

Б2.1.3. Лица из оперативного персонала, обслуживающие электроустановки единолично, и старшие в смене или бригаде, за которыми закреплена данная электроустановка, должны иметь группу по электробезопасности не ниже IV в установках напряжением выше 1000 В и III в установках напряжением до 1000 В.

Б2.1.4. Оперативный персонал должен работать по графику, утвержденному лицом, ответственным за электрохозяйство предприятия или структурного подразделения.

В случае необходимости с разрешения лица, утверждавшего график, допускается замена одного дежурного другим.

Б2.1.7. Приемка и сдача смены во время ликвидации аварии, производства переключении или операций по включению и отключению оборудования запрещается.

При длительном времени ликвидации аварии сдача смены осуществляется с разрешения администрации.

Б2.1.8. Приемка и сдача смены при загрязненном оборудовании. неубранном рабочем месте и обслуживаемом участке запрещается.

Приемка смены при неисправном оборудовании или ненормальном режиме его работы допускается только с разрешения лица, ответственного за данную электроустановку, или вышестоящего лица, о чем дела­ется отметка в оперативном журнале.

Б2.1.9. Лицо из оперативного персонала во время своего дежурства является ответственным за правильное обслуживание и безаварийную работу всего оборудования на порученном ему участке.

Б2.1.12. При нарушении режима работы, повреждении или аварии с электрооборудованием оперативный персонал обязан самостоятельно и немедленно с помощью подчиненного ему персонала принять меры к восстановлению нормального режима работы и сообщить о происшед­шем непосредственно старшему по смене или лицу, ответственному за электрохозяйство.

В случае неправильных действий оперативного персонала при лик­видации аварии вышестоящее лицо обязано вмешаться вплоть до от­странения дежурного и принять на себя руководство и ответственность за дальнейший ход ликвидации аварии.

Б2.1.13. Оперативный персонал обязан проводить обходы и осмот­ры оборудования и производственных помещений на закрепленном за ним участке.

Осмотр электроустановок могутвыполнять единолично:

а) лицо из административно-технического персонала с группой по электробезопасности V в установках напряжением выше 1000 В и с группой IV в установках напряжением до 1000 В;

б) лицо из оперативного персонала, обслуживающего данную электроустановку, с группой по электробезопасности не ниже III.

Список лиц из административно-технического персонала, которым разрешается единоличный осмотр, устанавливается распоряжением ли­ца, ответственного за электрохозяйство.

 

Б2.1.14. При осмотре распределительных устройств (РУ), щитов, шинопроводов, сборок напряжением до 1000 В запрещается снимать предупреждающие плакаты и ограждения, проникать за них, касаться токоведущих частей и обтирать или чистить их, устранять обнаруженные неисправности.

 

Б2.1.17. Осмотры, выявление и ликвидация неисправностей в электроустановках без постоянного дежурного персонала производятся централизованно выездным персоналом, осуществляющим надзор и работы по объекту (или группе объектов), периодичность которых устанавли­вается ответственным за электрохозяйство в зависимости от местных условий. Результаты осмотров фиксируются в оперативном журнале.

Б2.1.18. Лица, не обслуживающие данную электроустановку, до­пускаются к осмотру с разрешения лица, ответственного за электрохо­зяйство предприятия, цеха, участка.

Б2.1.19. Двери помещений электроустановок (щитов, сборок и т. п.) должны быть постоянно заперты.

Для каждого помещения электроустановки должно быть не менее двух комплектов ключей, один из которых является запасным. Ключи от помещений РУ не должны подходить к дверям ячеек и камер.

Б2.1.20. Ключи должны находиться на учете у оперативного персо­нала. В электроустановках без постоянного оперативного персонала ключи должны находиться на пункте управления у старшего по смене лица из оперативного персонала. Ключи должны выдаваться под рас­писку:

а) на время осмотра лицам, которым разрешен единоличный ос­мотр, и лицам из оперативно-ремонтного персонала, в том числе и не находящимся в смене, при выполнении ими работ в электропомещениях;

б) на время производства работ по наряду или по распоряжению ответственному руководителю работ, производителю работ или наблю­дающему.

Ключи выдаются при оформлении допуска и подлежат возврату ежедневно по окончании работы вместе с нарядом.

При производстве работ в электроустановках без постоянного оперативного персонала ключи подлежат возвращению не позднее следу­ющего дня после полного окончания работ.

 

Производство работ.

 

Б2.1.27. При работе в электроустановках напряжением до 1000 В без снятия напряжения на токоведущих частях и вблизи них необходи­мо:

оградить расположенные вблизи рабочего места другие токоведущие части, находящиеся под напряжением, к которым возможно случайное прикосновение;

работать в диэлектрических галошах или стоя на изолирующей под­ставке либо на диэлектрическом ковре;

применять инструмент с изолирующими рукоятками (у отверток, кроме того, должен быть изолирован стержень); при отсутствии такого инструмента пользоваться диэлектрическими перчатками.

 

Б2.1.28. При производстве работ без снятия напряжения на токо­ведущих частях с помощью изолирующих средств защиты необходимо:

держать изолирующие части средств защиты за рукоятки до ограничительного кольца;

располагать изолирующие части средств защиты так, чтобы не воз­никла опасность перекрытия по поверхности изоляции между токоведущими частями двух фаз или замыкания на землю;

пользоваться только сухими и чистыми изолирующими частями средств защиты с неповрежденным лаковым покрытием.

При обнаружении нарушения лакового покрытия или других неисправностей изолирующих частей средств защиты пользованиеими дол­жно быть немедленно прекращено.

 

Б2.1.30. Без применения электрозащитных средств запрещается прикасаться к изоляторам электроустановки, находящейся под напряже­нием.