Электропривод ротора фильтрующей подвесной центрифуги

министерство образования и науки, молодежи и спорта Украины

сумский государственный университет

Кафедра компьютерных наук

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

КУРСОВАЯ РАБОТА

на тему:

"Электропривод  ротора фильтрующей подвесной  центрифуги"

по дисциплине:

"Электромеханические системы  автоматического управления

 и электроприводы"

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

     Рук. работы,

      к.т.н., доцент                                                                 Червяков В.Д.

 

 

 

 

      Исполнитель,         

      студент гр. су-81                                                        Закаблук М.В.

 

 

 

 

 

 

 

 

Сумы - 2012

 

 Сумский Государственный университет

 

Кафедра компьютерных наук

 

Дисциплина   Електромеханические системы автоматического управления

 и  электроприводы 

 

Курс        4       Группа         СУ-81     Семестр                           8 

 

ЗАДАНИЕ

 

на курсовую работу студенту

 

 

1 Тема : Электропривод ротора фильтрующей подвесной центрифуги 

2 Срок сдачи работы                        

3 Исходные  данные:          вариант 3/8

4 Содержание 

4.1 Конструктивно технологические характеристики центрифуги 

      4.2 Расчет мощности и выбор приводного электродвигателя 

      4.3 Выбор электрооборудования силовой части электропривода 

      4.4 Математическое описание силовой части электропривода как объекта управления 

       4.5 Расчет переходных процессов  в разомкнутой системе ЭП 

5 Перечень графического материала:  рисунков- 7, чертежей- 3, схем-2

 

6 Дата  выдачи задания        

7. Сроки  защиты проекта  

 

КАЛЕНДАРНЫЙ ПЛАН

№ п/п	Наименование этапов	Сроки выполнения	Примечания
1	Анализ задания. Составление технического описания центрифуги. Составление краткого описания технологического процесса. Определение требований к электроприводу.
2	Составление технического задания
3	Выбор системы электропривода. Разработка функциональной схемы силовой части  электропривода.
4	Расчет мощности и выбор приводного электродвигателя
5	Выбор электрооборудования силовой  части электропривода. Выполнение электротехнических чертежей.
6	Составление математического описания силовой части электропривода
7	Расчет и анализ статических характеристик  разомкнутой системы электропривода
8	Расчет переходных процессов в  разомкнутой системе электропривода
9	Оформление работы
10	Представление к защите

 

 

Рук. работы В.Д.Червяков

 

 

    "   "                2012 г.

 

 

РЕФЕРАТ

 

Электропривод ротора фильтрующей подвесной центрифуги ФПН-100 с нижней выгрузкой осадка.

 

Работа  содержит  44 листа, включающий 7 рисунков, 3 таблицы, графическую документацию, включающую 7 чертежей.

 

Электропривод, центрифуга, ротор, тиристорный преобразователь, двигатель постоянного тока, суспензия, система управления.

 

Разработано техническое задание. Выбрана система  электропривода «ТП-ДТП». Выбран приводной  двигатель типа удовлетворяющий  запросам и требованиям технологического процесса.

 

Составлена  математическая модель силовой части  электропривода. С помощью ЭВМ  рассчитаны переходные процессы в разомкнутой  системе электропривода, которые  подтвердили правильность расчетов работы. Произведен анализ правильности выбора элементов силовой части  электропривода.

 

Конечным  результатом работы является конструкторская  документация к силовой части  электропривода. 

ТЕХНИЧЕСКОЕ ЗАДАНИЕ

 

 

1 Наименование разрабатываемого  устройства

Силовая часть электропривода (ЭП) ротора фильтрующей подвесной полуавтоматической центрифуги типа ФПН с нижней выгрузкой осадка.

 

 

2 Область применении  устройства

Наиболее  широкое применение такие центрифуги получили в химической и сахарной промышленности (это в основном центрифуги с верхним приводом и нижней выгрузкой осадка), в других производствах их используют при обработке суспензий с нерастворимой твёрдой фазой, при обработке продуктов, измельчение которых нежелательно.

Эти машины широко применяются для обработки поваренной соли, нафталина, серы, буры и других.

 

 

3 Цель и назначение  разработки

Цель - рассмотреть  вопросы разработки и исследования силовой части ЭП ротора подвесной  центрифуги и спроектировать ЭП.

Данная  разработка и результаты проектирования могут быть использованы при производстве и монтаже ЭП центрифуг на промышленных предприятиях и производствах.

В данной курсовой работе разрабатывается и исследуется силовая часть ЭП центрифуги типа ФПН.

 

 

4 Технические требования:

• приводной двигатель соединяется своим валом со шкивом ленточного тормоза через эластичную муфту;
• массой деталей шлицевого соединения и муфты пренебречь;
• вал центрифуги считать абсолютно жёстким;
• при расчёте момента инерции механизма и построении нагрузочной диаграммы принять, что центрифуга работает при максимальной загрузке суспензии;
• удержание ротора в неподвижном состоянии при отключенном двигателе осуществляется ленточным тормозом;
• электропривод ротора должен обеспечивать возможность плавного регулирования скорости в диапазоне от ползучей (10 об/мин) до максимальной равной n₂ или n₅ в любом направлении (n₂, n₅  -  значение скоростей на тахограмме рис.1), содержащей следующие участки:

1. разгон ротора нагруженной центрифуги до пониженной скорости n₁, (длительность t₁);

2. загрузка центрифуги на скорости n₂ (длительность t₃);
3. разгон ротора до максимальной скорости n₂ (длительность t₃);
4. промывка продукта, фильтрация на скорости n₂ ,(длительность t₄);
5. торможение ротора до пониженной скорости n₃, (длительность t₅);
6. завершение фильтрации и слива оттека на скорости n₃ (длительность t₆).
7. реверс ротора до скорости n₄ (длительность t₇, t₈);
8. опускание ножа, срез продукта, выгрузка на скорости n₄ (длительность t₉);
9. разгон ротора в обратном направлении до максимальной скорости n₅ (длительность t₁₀);
10. промывка сит на скорости n₅ (длительность t₁₁);
11. торможение ротора до полной остановки, наложение механического тормоза (длительность t₁₂);
12. пауза, состояние готовности к выполнению очередного цикла работы (длительность t₁₃);

 

 

 

 

5 Условие  эксплуатации оборудования:

• максимальная загрузка ротора суспензией составляет 450 кг;
• загрузка и выгрузка производится на пониженной скорости вращения ротора, суспензия равномерно распределена по высоте ротора, образуя  цилиндрическое тело с внутренним диаметром D_загр, прижатое центробежной силой к обмотке ротора;
• центрифуга ротора предназначена для работы в закрытых помещениях с температурой до +40 °C при влажности воздуха + 95% среда агрессивная не взрывоопасная;
• питание электропривода осуществляется от цеховой сети переменного тока с напряжением 380 В.

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

6 Конструктивные размеры ротора и податливость муфты 
(см. чертёж  СУ81.6.050201.Д )

H1 = 250 мм D1 = 80 мм H2 = 100 мм D2 = 200 мм H3 = 800 мм D3 = 700 мм H4 = 900 мм D4 = 70 мм H5 = 250 мм D5 = 200 мм Dзагр. = 350 мм

H6 = 30 мм D6 = 450 мм H7 = 150 мм D7 = 450 мм H8 = 10 мм D8 = 440 мм H9 = 20 мм D9 = 140 мм H10 = 8 мм Cм = 120 Н м/рад

 

7 Временные и скоростные параметры рабочего цикла

t1 = 15 c t2 = 11 c t3 = 15 c t4 = 35 c t5 = 9 c

t6 = 7 c t7 = 6 c t8 = 5 c t9 = 10 c t10 = 13 c

t11 = 20 c t12 = 19 c t13 = 25 c

n1 = 400 об/мин n2 = 1000 об/мин n3 = 250 об/мин n4 = 600 об/мин n5 = 2000 об/мин

 

 

 

МИНИСТЕРСТВО  ОБРАЗОВАНИЯ, НАУКи, МОЛОДЕЖИ И СПОРТА УКРАИНЫ

СУМСКИЙ ГОСУДАРСТВЕННЫЙ УНИВЕРСИТЕТ

КАФЕДРА КОМПЬЮТЕРНЫХ НАУК

 

 

 

 

 

ПОЯСНИТЕЛЬНАЯ ЗАПИСКА

к курсовому проекту на тему:

«Электропривод ротора фильтрующей подвесной центрифуги»

по дисциплине:  «Автоматизированный  электропривод»

 

 

 

 

 

 

 

 

    Рук. проекта       Червяков В.Д.

   к.н.т., доцент

 

 

 

  Исполнитель

   студент гр. су-81      Закаблук М.В.

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Сумы 2012

 

Содержание

 

ПЕРЕЧЕНЬ СОКРАЩЕНИЙ И  ОБОЗНАЧЕНИЙ

ВВЕДЕНИЕ

1    ОПИСАНИЕ РАБОЧЕЙ МАШИНЫ (ЦЕНТРИФУГИ)

2 ТЕХНОЛОГИЧЕСКИЙ ПРОЦЕСС ЦЕНТРИФУГИРОВАНИЯ. ТРЕБОВАНИЯ К ЭЛЕКТРОПРИВОДУ РОТОРА

3 ВЫБОР СИСТЕМЫ ЭЛЕКТРОПРИВОДА. РАЗРАБОТКА ФУНКЦИОНАЛЬНОЙ СХЕМЫ СИЛОВОЙ ЧАСТИ ЭЛЕКТРОПРИВОДА

4    РАСЧЕТ МОЩНОСТИ И ВЫБОР ПРИВОДНОГО ЭЛЕКТРОДВИГАТЕЛЯ

4.1 Анализ теплового режима работы электродвигателя

4.2 Расчет и построение нагрузочной диаграммы механизма

4.3 Вычисление расчетной мощности электродвигателя

4.4 Выбор электродвигателя

4.5 Составление расчетной схемы механической части ЭП

4.6 Расчет момента инерции электропривода

4.7 Расчет и построение нагрузочных диаграмм электропривода

4.8 Проверка двигателя по перегрузке и по условиям пуска

4.9 Проверка двигателя по нагреву

5    ВЫБОР ЭЛЕТРООБОРУДОВАНИЯ СИЛОВОЙ ЧАСТИ ЭЛЕКТРОПРИВОДА

5.1 Выбор комплектного электропривода

5.2. Состав тиристорного электропривода

5.3. Описание функциональной схемы тиристорного электропривода

6    МАТЕМАТИЧЕСКОЕ ОПИСАНИЕ СИЛОВОЙ ЧАСТИ ЭЛЕКТРОПРИВОДА

7    РАСЧЕТ ПЕРЕХОДНЫХ ПРОЦЕССОВ В РАЗОМКНУТОЙ СИСТЕМЕ ЭП

ЗАКЛЮЧЕНИЕ

СПИСОК ИСТОЧНИКОВ ИНФОРМАЦИИ

Приложение А – Листинг программы расчета переходных процессов

Приложение Б – Переходные процессы при пуске

Приложение В – Переходные процессы при торможении

Приложение Г – Конструкторская документация

 

 

ПЕРЕЧЕНЬ СОКРАЩЕНИЙ И ОБОЗНАЧЕНИЙ

 

ДПТ - двигатель постоянного тока

ПЧ-АД - преобразователь частоты - асинхронный  двигатель

СУТА - система управления технологическим  агрегатом

ТП - тиристорный преобразователь

ТП-Д - тиристорный преобразователь - двигатель

УУКиС - устройство управления, контроля и сигнализации

ЭП – электропривод

СИФУ - система импульсно-фазового управления

ОВ - обмотка возбуждения

СУ - система управления

 

ВВЕДЕНИЕ

 

Для разделения неоднородных систем, состоящих из двух или более фаз (суспензий и эмульсий), применяют  метод центрифугирования, основанный на воздействии силового центробежного  поля на неоднородную систему. Машины для разделения неоднородных систем в центробежном поле называют центрифугами. Их применяют в химической, пищевой, медицинской, металлургической и других отраслях народного хозяйства.

В упрощенном виде центрифуга представляет собой быстро вращающийся вокруг своей оси пустотелый ротор. Суспензия (или эмульсия) загружается в ротор  периодически или непрерывно. Продукты разделения выводятся из ротора также  периодически или непрерывно.

Особенностью подвесных центрифуг  с верхним приводом и нижней выгрузкой  продукта является шарнирная подвеска вертикального вала с ротором, допускающая  отклонение системы от вертикальной оси и самоцентрирование вращающихся  масс. Вследствие этого центрифуги малочувствительны к неравномерной  загрузке ротора и обладают большой  динамической устойчивостью во время  работы.

Подвесные центрифуги получили широкое распространение во многих отраслях промышленности: химической, сахарной, пищевой, металлургической и др. Наибольшее распространение они нашли в химической и сахарной промышленности; в других производствах их используют при обработке суспензий с нерастворимой твердой фазой, когда необходимо достичь высокой степени обезвоживания твердой фазы; при обработке продуктов, измельчение которых нежелательно и т.д. Машины широко применяются для обработки поваренной соли, сульфата аммония, нафталина, поташа, кварцевого песка, серы, борной кислоты, утфеля сахарного производства и др.

 

                1 ОПИСАНИЕ РАБОЧЕЙ МАШИНЫ (ЦЕНТРИФУГИ)

Центрифуга (рис. 1.1) представляет собой  фильтрующую подвесную вертикальную машину периодического действия с нижней ручной выгрузкой продукта через  днище ротора, предназначенную для  разделения суспензий с мелко- и  среднезернистой твердой фазой.