Модернизация электропривода шнека червячного пресса

ВВЕДЕНИЕ
Экструзия представляет собой непрерывный технологический процесс, заключающийся в продавливании высоковязкого материала на основе расплава, либо пастообразной многофазной дисперсной системы, либо металла, через формующий инструмент (экструзионную головку, фильеру), с целью получения изделия с поперечным сечением нужной формы. В промышленности переработки полимеров методом экструзии изготавливают различные погонажные изделия, такие, как трубы, листы, плёнки, оболочки кабелей, элементы оптических систем светильников- рассеиватели и т. д. Аналогично полимерам методом экструзии изготавливаются разнообразные алюминиевые профили. Основным технологическим оборудованием для переработки полимеров в изделия методом экструзии являются одночервячные, многочервячные, поршневые и дисковые экструдеры.
Экструдер состоит из: корпуса с нагревательными элементами; рабочего органа (шнека (винт Архимеда), диска, поршня), размещённого в корпусе; узла загрузки перерабатываемого материала; силового привода; системы задания и поддержания температурного режима, других контрольно-измерительных и регулирующих устройств. По типу основного рабочего органа (органов) экструдеры подразделяют на одно-, двух- или многошнековые (червячные), дисковые, поршневые (плунжерные) и др.
В химической промышленности метод экструзии применяется для нагрева, пластификации, гомогенизации и придания необходимой формы исходному сы-рью. Химический состав конечного продукта при этом идентичен химическому составу исходного сырья, что позволяет добиваться стабильного качества продукта прибегая при этом к минимальному количеству настроек экструдера, этим объясняется относительная простота машин, работающих в химической промышленности. Методом экструзии в химической промышленности изготавливают различные погонажные изделия, такие как трубы, листы, плёнки, оболочки кабелей, элементы оптических систем светильников — рассеиватели и т. д.
Технический уровень экструзионного оборудования определяется следующими основными показателями: гибкостью, производительностью,
точностью, надежностью, удельной металлоемкостью и удельным
энергопотреблением.
Развитие в машиностроении прогрессивных технических средств,
обеспечивающих значительное сокращение вмешательства обслуживающего
персонала в процесс функционирования оборудования, требует создания и
внедрения принципиально новых систем автоматизированного электропривода.
Современные электроприводы базируются на широком применении
специализированных электрических машин, силовой полупроводниковой техни-ки, средств микроэлектроники и компьютерной техники.
За последние годы произошли качественные изменения в номенклатуре и техническом уровне электроприводов, применяемых в производственных процессах. Создаются и внедряются качественно новые электроприводы, построенные на базе двигателей постоянного и переменного тока. Принципиально новые решения в области автоматизированного электропривода позволяют существенно повысить эксплуатационные характеристики производства. Разрабатываются и внедряются в ГПМ бесколлекторные электроприводы переменного тока с асинхронными двигателями для механизмов главного движения и вентильными (синхронными) двигателями для механизмов подачи установок и промышленных роботов с цифровыми и цифроаналоговыми регуляторами, с микропроцессорным управлением и раз-витой диагностикой, с энергонезависимой памятью. Это позволяет увеличить скорость получения продукта в 1,5 – 2 раза; уменьшить время вспомогательных перемещений в 1,5-2 раза; сократить время поиска и устранения неисправностей в электроприводах в 3 - 5 раз; уменьшить время технического обслуживания приводов в 2 - 4 раза; повысить точность обработки в 1,5 - 2 раза; уменьшить массогабаритные показатели приводов в 1,5-2 раза. Кроме того широко внедряются системы постоянного мониторинга производства с записью всего процесса для оперативного контроля и устранения дефектов и неисправностей оборудования.
Основные тенденции в развитии электромашиностроения:
 отказ от двигателей постоянного тока в регулируемых электроприводах в пользу бесколлекторных специальных двигателей переменного тока, асинхрон-ных и синхронных (вентильных) двигателей;
 понижение удельных массогабаритных показателей двигателей путем
применения новых электротехнических и магнитных материалов и специальной системы охлаждения;
 увеличение максимальной скорости двигателя, в том числе создание высо-коскоростных электромеханизмов;
 оснащение двигателя особо точными датчиками положения и другими компонентами, обеспечивающими работу механизмов;
 повышение эксплуатационных свойств двигателя в части снижения уровня вибрации, снижения уровня шума, повышения степени защиты двигателя от условий окружающей среды.
 объединение всей системы электроприводов оборудования под общим управлением контроллера на микропроцессорной основе, с выведением визуаль-ного отображения процесса производства и ключевых параметров действующего оборудования.
Особенностью преобразователей практически всех электроприводов является применение силовых блоков (тиристорных или транзисторных), смонтированных в теплопроводящем изолирующем (не токопроводящем) корпусе, что позволяет монтировать их на едином охладителе (радиаторе). В системах управления широко применяются микросхемы средней и высокой степени интеграции, а также термостабильные элементы. С целью экономии производственных площадей, занимаемых электрооборудованием, наметились тенденции выполнения конструктивов преобразователей, вертикального исполнения с уменьшенной шириной преобразователя.
Конструкция большинства преобразователей унифицирована по
конструктивному исполнению.
Преобразователи выпускаются открытого исполнения (степень защиты IP00) и предназначены для встройки в электрошкаф. В ряде электроприводов
предусмотрены встраиваемые устройства диагностики.
Большинство преобразователей имеют развитую систему диагностики,
возможность подключения к дисплейным устройствам с цифровым отображением информации по скорости, току, текущей координате положения механизма и другим параметрам. Преобразователи имеют интерфейсные устройства, обеспечивающие возможность стыковки с цифровыми управляющими машинами, персональными компьютерами.
В настоящее время установки серии УРП-1500 занимают значительный объем производства полиэтиленовой пленки. В связи с этим модернизация электропривода червячного пресса, который является основным рабочим органом в данном технологическом процессе, актуальна. От данной модернизации ожидают повышения качества выпускаемой продукции, увеличение производительности, снижение количества потребляемой электроэнергии , снижения затрат на техническое обслуживание и ремонт.

ОГЛАВЛЕНИЕ

ВВЕДЕНИЕ…………………………………………………..………………… 7
1 СРАВНЕНИЕ ОТЕЧЕСТВЕННЫХ И ПЕРЕДОВЫХ
ЗАРУБЕЖНЫХ ПРЕОБРАЗОВАТЕЛЕЙ ЧАСТО-ТЫ………………………
10
1.1 Общее сопоставление возможностей преобразователей
частоты …………….……………............................................................
10
1.2 Особенности преобразователя частоты
Schneider Electric ATV61HD55N4 …………………………………………
11
1.3 Особенности преобразователя частоты АВВ ACS550-01-125A-4…. 13
1.4 Особенности преобразователя частоты
MITSUBISHI FR-A 540 S EC ………………………………………………
14
1.5 Особенности преобразователя частоты Веспер EI-9011-075H……. 16
1.5 Особенности преобразователя частоты Inovance MD 280…………... 17
Выводы по части один…………………………………………………....... 17
2 ОПИСАНИЕ КОНСТРУКЦИИ ЭКСТРУЗИОННОЙ ПЛЕНОЧНОЙ ЛИНИИ УРП-1500-2……………………………………………...............
18
2.1 Назначение и область применения …………………………………… 18
2.2 Описание конструкции экструзионной линии ……………………… 18
2.3 Электрооборудование экструзионной линии ………………………... 23
2.4 Сведения о блокировках, системе сигнализации и защите …………. 24
2.5 Гидравлическая аппаратура ………………….…………………..........
2.6 Основные технические данные и характеристи-ки…………………… 24
25
2.7 Обоснование модернизации привода шнека червячного пресса …… 26
Выводы по части два………………………………………………………. 26
3 РАСЧЁТ МОЩНОСТИ И ВЫБОР ДВИГАТЕЛЯ ………………………... 27
3.1 Расчет нагрузок на валу двигателя …………………………………… 27
3.2 Выбор двигателя ……………………………………………………….. 31
Выводы по части три………………………………………………………. 31
4 ВЫБОР ЭЛЕКТРОПРИВОДА ……………………………………………… 32
4.1 Формулирование требований к электроприводу ……………………. 32
4.2 Выбор преобразователя часто-ты……………………………………... 32
Выводы по части четы-ре………………………………………………….. 40
5 СТАТИЧЕСКИЙ И ДИНАМИЧЕСКИЙ РАСЧЁТ ПРИВОДА ………….. 41
5.1 Статический расчёт привода …………………………………………. 41
5.2 Расчёт динамических характеристик приво-да………………………. 44
Выводы по части пять…………………………………………………...… 55
6 ЭКОНОМИЧЕСКАЯ ЧАСТЬ ……………………………………………… 56
6.1 Общие положения ……………………………………………………... 56
6.2 Оценка годовой производительности экструзионной линии ……….. 56
6.3 Определение капитальных за-трат……………………………………... 56
6.4 Определение эксплуатационных расходов…………………………… 58
6.5 Определение приведенных затрат по вариантам систем электро-приводов и экономического эффекта от использования нового обору-дова-ния………………………………………………………………………

60
6.6 Определение экономической эффективности использования пред-варительно выбранной системы электроприво-да………………………...
61
Выводы по части шесть……………………………………………………. 63
7 БЕЗОПАСНОСТЬ ЖИЗНЕДЕЯТЕЛЬНОСТИ…………………………….. 64
7.1 Социальное значение безопасности жизнедеятельности …………… 64
7.2 Опасные и вредные производственные факторы при работе на экструзионной линии ………………………………………………………….
64
7.3 Разработка технических и организационных мер по уменьшению влияния опасностей и вредностей на организм человека ……………….
67
7.4 Пожарная безопас-ность………………………………………………... 69
7.5 Процесс работы экструзионной линии как источник загрязнения окружающей среды …………………………………………...
70
Выводы по части семь……………………………………………………... 72
ЗАКЛЮЧЕНИЕ………………………………………………………………… 73
БИБЛИОГРАФИЧЕСКИЙ СПИСОК………………………………………… 75

Качественная дипломная работа

БИБЛИОГРАФИЧЕСКИЙ СПИСОК

1 Паспорт и руководство по эксплуатации экструзионной линии УРП-1500-2 – Челябинский завод, 1977. – 105 с.
2 Литвинец Ю.И. Технологическое оборудование для переработки пластмасс методом экструзии / Ю.И. Литвинец. – Магнитогорск.: Изд-во Магнитогорск. гос.
техн. ун-та им. Г.И. Носова, 2015. – 85 с..
3 Справочник по электрическим машинам: Т.1 / под общ. ред. И.П. Копылова и Б.К. Клокова. – М.: Энергоатомиздат, 1989. – 456 с.
4 Корытин, А.М. Автоматизация типовых технологических процессов и установок: учебник для вузов / А.М. Корытин, Н.К. Петров, С.Н. Радимов. – М.: Энергоатомиздат, 1988. – 432 с.
5 Давыдова В.И. Расчеты основного оборудования, перерабатывающего по-лимеры / В.И. Давыдова, В.А. Лукасик, Ю.В. Соловьева – ВолгГТУ, Волгоград, 2008. – 98 с..
6 Доманов, В.И. Системы управления электроприводов: методические указа-ния по курсовому проектированию для студентов специальности 14060465 «Электропривод и автоматика промышленных установок и технологических комплексов»/ В.И. Доманов, А.В. Доманов. – Ульяновск: УлГТУ, 2008. – 42 с.
7 Долин, П.А. Основы техники безопасности в электроустановках: учебное пособие / П.А. Долин. – М.: Энергоатомиздат, 1984. – 448с
8 Анфилофьев, Б.А. Электробезопасность: методические указания к выполнению практической работы / Б.А. Анфилофьев, Е.А. Скачкова. – Самара: СамГАПС, 2002. – 18 с.
9 Паспорт и руководство по эксплуатации частотных преобразователей серии FR500 – Mitsubishi, 2017. – 192 с.
10 Паспорт и руководство по эксплуатации контроллеров Extron 3 – ООО «НПФ Пром-инжиниринг», 2016. – 88 с.
11 Межотраслевые правила по охране труда (правила безопасности) при экс-плуатации электроустановок. – М.: НЦ ЭНАС, 2001. – 139 с.
12 Правила устройства электроустановок. / Минэнерго РФ. – М.: Энергоатомиздат, 2017. – 222 с.
13 Можаева С. В. Экономика энергетического производства: Учебное пособие. / С. В. Можаева– СПб.: Издательство «Лань», 2003. – 208 с.
14 Федоров А.А. Справочник по электроснабжению и электрооборудованию:В 2 Т..Электроснабжение / А.А Федоров .-М.:Энергоатомиздат 1986. 586с
15 Правила технической эксплуатации электроустановок потребителей (утв. приказом Минэнерго РФ от 13 января 2003 г. N 6). Москва - Стройиздат 2007.