Описание устройства управления автоматической системы регулирования производительности дробилки

Накоплен обширный теоретический и экспериментальный материал по математическому описанию дробильного комплекса, и дробилки в частности. При этом при автоматизации предложено несколько математических моделей дробилок, в зависимости от различных каналов прохождения входного воздействия.

1. Введение

Автоматизация и механизация производственных процессов- это основное направление развития российской экономики на ближайшие годы. Важнейшим средством электрификации, механизации и автоматизации, основой увеличения производительности машинного оборудования является автоматизированный электропривод, на долю которого приходится более 65% общественного потребления электроэнергии в стране.

Накоплен обширный теоретический и экспериментальный материал по математическому описанию дробильного комплекса, и дробилки в частности. При этом при автоматизации предложено несколько математических моделей дробилок , в зависимости от различных каналов прохождения входного воздействия.

Более объемлющая задача, которая должна решаться при автоматизации дробилок, связана с оптимизацией всего процесса многостадийного дробления, причем должен присутствовать эффект использования отдельных агрегатов с учетом требований автоматического управления, а не за счет увеличения числа контролируемых параметров, позволяющее, как это часто бывает на практике, не только получать исчерпывающую информацию о процессе, но и застраховываться от возможных сбоев в работе ненадежных устройств.

2. Постановка задачи

2.1 Формулировка задания

Необходимо описать устройство управления автоматической системы регулирования производительности дробилки.

Этапы:

1.Построение и описание функциональной схемы АСР производительности дробилки.

2.Определение элементов, входящих в состав устройства управления.

3.Выбор элементов устройства управления.

3. Краткие теоретические сведения

3.1 Устройство дробилки (конусная дробилка крупного дробления)

Прежде чем приступить к разработке устройства управления САР производительности дробилки уместно рассмотреть упрощенную схему устройства дробилки, в частности конусной дробилки крупного дробления.

1-Цельнолитая нижняя часть дробилки, 2-Эксцентриковый вал, 3-Вертикальный вал, 4-Траверса, 5-Колпак, 6-Подвеска, 7-Подвижный конус, 8-Зашивка, 9-Дробящие плиты, 10-Средняя часть корпуса, 11-Сменная броня, 12-Цементная заливка, 13-Уплотнитель, 14-Стакан эксцентрикового вала, 15-Приводной вал, 16-Коническое колесо.

3.2 Определение производительности дробилки

Производительность конусной дробилки крупного дробления определяется объемом щебня V0, выходящего из машины за одну обкатку внутреннего конуса, и числом обкаток за рассчитываемое время, то есть

Объем щебня, выпадающего из дробилки за время одной обкатки конуса, будет равен объему кольца ABCD (см. рис.2).

где Dср- средний диаметр кольца щебня, м.

3.3 Упрощенная схема технологического процесса дробления

Прежде чем приступить к разработке функциональной схемы, будет уместно рассмотреть упрощенную схему технологического процесса дробления.

Основные управляемые параметры – моменты сопротивления на валу двигателя дробилки и выходного конвейера (1), управляющий параметр – угловая скорость вращения вала двигателя входного питателя или производительность питателя. Два контура управления, включающие в себя регуляторы уровня (3) и производительности (4), через промежуточный блок (5), воздействуют на ток подмагничивания однофазных силовых магнитных усилителей (6). Выпрямленное напряжение подается на обмотку якоря двигателя питателя. Если регулируемые величины превысят установленные для них предельные значения, то на блок (5) поступает сигнал и питатель (2), выполняющий функции исполнительного органа, до тех пор будет снижать свою производительность, пока сигнал не исчезнет.

4. Построение и описание функциональной схемы АСР производительности дробилки

При построении функциональной схемы АСР производительности дробилки необходимо использовать принцип параллельной коррекции, так как управляемые параметры на зависят друг от друга.В общем виде схема имеет вид:

Рис. 4.

Элементы, входящие в состав устройства управления:

1-УПЭ в АСУ частоты вращения вала электродвигателя; 2-Электродвигатель питателя; 3-Питатель; 4-Приемная камера дробилки;

5-Датчик скорости, -максимальная скорость вращения вала; 6-Электрический двигатель, преобразующий массу материала в момент сопротивления, а затем в момент на валу двигателя; 7-Датчик,преобразующий M1ДП в электрический сигнал; 8-УПЭ в АСУ нагрузки электродвигателя дробилки. Комплекс следует рассматривать, как поточно- транспортный комплекс. В состав этого комплекса должна войти автоматическая система пуска, причем первым должен быть включен приемный конвейер, затем дробилка и только после этого питатель.

5. Выбор и расчет элементов устройства управления

Основные функции, которые должен выполнять УЭ- это усиление по мощности сигнала ошибки рассогласования или сигнала, преобразованному по соответствующему алгоритму той же ошибки до уровня мощности, за счет дополнительного исполнительного прибора.

При выборе типа УЭ будем руководствоваться необходимостью выбора надежного, долговечного и простого в конструкции устройства. Всем этим требованиям отвечает магнитный усилитель. Выбираем магнитный усилитель с выходом переменного тока. Магнитный усилитель должен быть реверсивным. Реверс обеспечивается включением 2-х простых нереверсивных МУ. Поэтому расчет реверсивного магнитного усилителя с выходом по переменному току сводится к расчету одного нереверсивного магнитного усилителя с выходом по переменному току.

Схема однотактного магнитного усилителя с ОС приведена на рис. 5.

Рис. 5.

УПЭ в АСУ частоты вращения вала электродвигателя представляет собой магнитный усилитель ПДД-1,5В.

Определим напряжение питания Uc , которое необходимо подать на схему усилителя с нагрузкой:

и устанавливаем соответствующий питающий трансформатор.

Строим статическую характеристику МУ графоаналитическим способом, заключающемся в совместном графическом решении зависимостей, характеризующих: состояние материала ферромагнитного сердечника магнитной цепи и электрическую цепь. В качестве первой из них используется семейство кривых намагничивания для выбранного типа магнитопровода. Выберем семейство сердечников из пластин толщиной 0.35 мм; частота 400Гц. Зададимся значениями Bc и Hk , соответствующих данному типу сердечника.

Bс=0.7 Тл

Hk=900 А/м;

Задавшись значениями Bс и Hk , графически строим нагрузочный эллипс с полуосями Bс и Hk.

Выбираем рабочую точку статической характеристики Hmax, соответствующей максимальному коэффициенту усиления МУ по мощности. Рабочую точку Hmax выбираем вблизи нижнего колена кривой намагничивания. Hmax=780 А/м.

Вычисляем основной размер сердечника a в сантиметрах.

где f,Гц;110.jpg, см –1, kb=1.1 — коэффициент толщины пакета; k1=7.56 — коэффициент длины средней магнитной линии. Входящее в формулу удельное число витков рабочей обмотки определяют как:

 Параметры Единицы измерения ВК-2М
 Ширина конвеерной ленты весов  мм  800
 Габаритные размеры грузоподьемного устройства  -  зависят от ширины ленты
 Наибольшая линейная плотность взвешиваемого материала  кг/м  100
 Скорость движения ленты  м/с, не более  5
 Угол наклона конвеера  град, не более  20
 Угол наклона боковых роликов  град, не более  30
 Предел допускаемой погрешности  %  +-1
 Наименьшая линейная плотность взвешиваемого материала  кг/м  20
 Гранулометрический состав  мм, не более  200
 Количество весовых роликов (роликоопор)  шт  1
 Потребляемая мощность  Вт, не более  20
 Электрическое питание (однофазный переменный ток):
  -  напряжение  В  220

  -  частота

 Гц  50
 Рабочий диапазон температур эксплуатации ГПУ  0С  -35...+50
 Масса кг, не более 150

Отсюда вычислим а = 0.60 см.

Определим число витков каждой рабочей обмотки:

Определим сечение провода qр рабочих обмоток по формуле

где j — допустимая плотность тока в обмотках. Используя зависимость допустимой плотности тока от мощности (500 Вт) усилителей при различной частоте (400 Гц) находим j=3.3 А/мм2.

Отсюда qр=0.9/3.3=0.272 мм, округлив это значение до стандартного значения диаметра провода с изоляцией согласно справочным данным получим qр=0.305 мм.

Вычислим площадь окна для рабочей обмотки:

Qр=qр х wр/k3,

где k3-коэффициент заполнения окна медью, равный 0.70.

Отсюда получаем Qр=2007 мм2.

Найдем площадь окна под обмотку управления:

Где p — удельное сопротивление меди (0,0186 Ом*мм2/м), ly — средняя длина обмотки управления. Получаем Qy=184 мм2.

Определяем объем V (в сантиметрах) и массу G (в граммах) сердечника:

Выбрав из таблицы сердечник с массой, ближайшей к рассчитанной, по сечению S=0.81 см2 находим необходимое число витков

При наличии в МУ обмоток обратной связи и смещения находят число витков обмотки ОС и суммарную площадь окна, занимаемую обмотками.

woc = kocwp =0.8 x 1255 = 1004

Qoc = kocQp = 0.8 x 2007 = 1605

Qсм = 0.03 x (Qp + Qy) = 65

Определим суммарную площадь окна, занимаемую обмотками:

6. Расчёт затрат на установку и монтаж оборудования Стоимость автоматизации

Наименование Цена Количество Стоимость
 1  Контроллер
 SIMATIC S7-300 7 500.00 1.00 7 500.00
 SIMATIC MP370  83 608,8 1.00  83 608,8
 2  Магнитный усилитель ПДД-1,5 В 69 890 2.00 139 780
3  Датчик скорости MD-256 43 451.73 1.00 43 451.73
4  Датчик крутящего момента T10F  8 543.00 1.00 8 543.00
5  Компьютер 20 000.00 1.00 20 000.00
6  Комплект соединительных кабелей  60 000.00 1.00 60 000.00
7  Монтаж  10 000.00 4.29 42 900
8  Пуско-наладка  30 000.00  4.29  128 700
9  Сдача Госгортехнадзору  28 000.00  2.86  80 080
10  Итого  614 563.53

Выполнять монтаж оборудования будет бригада из 3 человек с окладом 15000.00 руб./мес. и сроками в 2 недели. Следовательно, коэффициент для монтажа 4.29=3(человека)*0.5(2-недели или пол месяца)/0.35(фонд оплаты труда),тогда сумма монтажа оборудования составит 64 285.00руб. Настройка и пуско-наладка должны быть произведены в течение 3 недель в составе 2-х человек с окладом 35000руб. Коэффициент для пуско-наладки (здесь оплата труда повременная за месяц) 4.29=2(человека)*0.75 (3-недели или 0.75 месяца)/0.35(фонд оплаты труда). И в итоге составит 150 000 руб. Данную систему сможет обслуживать 1 оператор с заработной платой 26500 руб. Коэффициент для согласования в Госгортехнадзоре (здесь оплата труда сдельная за результат) 2.86=1/0.35(фонд оплаты труда). Сдача Госгортехнадзору 85 714.00 руб. В общей сложности вся автоматизация составит 614 563.53 руб. +/- 5%.

7. Заключение

Поставленная задача описания устройства управления автоматической системы регулирования производительности дробилки была выполнена на достаточном уровне.

Более объемлющая задача, которая должна решаться при автоматизации дробилок, связана с оптимизацией всего процесса многостадийного дробления, причем должен присутствовать эффект использования отдельных агрегатов с учетом требований автоматического управления, а не за счет увеличения числа контролируемых параметров, позволяющее, как это часто бывает на практике, не только получать исчерпывающую информацию о процессе, но и застраховываться от возможных сбоев в работе ненадежных устройств.

Московский государственный строительный университет (МГСУ)
Кафедра Электротехники и Электропривода
Беляев Е.Ю.

Наши группы в Telegram, Viber. Присоединяйтесь!

Быстрая связь с редакцией в WhatsApp!

При перепечатке текста и использовании фотографий обязательна активная ссылка на exkavator.ru

Заметили ошибку? Выделите участок текста и нажмите Ctrl+Enter, чтобы оповестить редакцию сайта.
Оцените, пожалуйста, статью:
Оценивших: 8, оценка: 5 из 5
Нам очень важно ваше мнение
5
5
5
8
Подписаться на новости
рынка спецтехники
Подписаться