Электропривод и автоматизация главного привода специального калибровочного станка

Углекислый газ образуется в результате дыхания самого оператора, а также в результате выжигания углерода им металла в процессе резания.

Оксид серы образуется в результате выжигания серы из металла в процессе резания.

Количества оксидов углерода и серы, получаемые в результате выжигания этих веществ из металлов, пренебрежимо малы. Кроме того, в вальцетокарной мастерской имеется мощная система вытяжной вентиляции.

Воздействия вредных факторов на работающих заключается в попадании пыли в дыхательные пути и легкие организма человека, засорение пор кожи и ухудшение теплообменных свойств организма с окружающей средой.

Воздействие углекислого газа проявляется в затруднении дыхания и увеличении ритма работы сердца.

Предельно допустимые концентрации:

?       медно - графитовой пыли        4.0  мг/м3;        кл. оп.         4;

?       оксида железа (Fe2O3)               6.0  мг/м3;        кл. оп.         4;

?       диоксида углерода (СO2)        20.0  мг/м3;        кл. оп.         4;

?       оксида серы (SO3)                      0.5  мг/м3;        кл. оп.         4.

Рабочее освещение вальцетокарной мастерской - искусственное и естественное, аварийное - искусственное. Искусственное освещение в обоих случаях общее, обеспеченное светильниками, размещенными в верхней части вальцетокарной мастерской (верхней зоне) равномерно.

В кабине операторов рабочее освещение общее, обеспеченное светильниками с люминесцентными лампами, расположенными в верхней части кабины. Эвакуационное освещение - искусственное, общее.

Контрастность объектов в вальцетокарной мастерской большая (0.5 ? K ? 0.2).

Разряд зрительной работы в вальцетокарной мастерской - VI, к которому относят рассматривание предметов более 5 мм.

Норма освещенности равна 200 лК, а коэффициент естественного освещения при совместном освещении - 1.8 до III пояса.

Наименьшая освещенность рабочей поверхности производственных помещений и территорий предприятия, требующих обслуживания при аварийных режимах составляет 5% от освещенности, нормируемой для рабочих помещений при системе общего освещения, но не менее 2 лК.

Норма звукового давления для оператора составляет 65 дБ при частоте шума выше 1000 Гц - высокие частоты.

8.2. Мероприятия по электробезопасности

проектируемой электроустановки

Согласно [13] должны быть предусмотрены следующие меро­приятия по обеспечению электробезопасности электроустановки:

?         режим контроля питающей сети;

?         защита от случайного проникновения к токоведущим частям электроустановки;

?         контроль и профилактика повреждений изоляции;

?         заземление;

?         защитное отключение;

?         применение защитных средств;

?         организационные и технические мероприятия.

Сеть между двигателем и тиристорным преобразователем является двухпроводной с изолированными проводами. Это необходимо по техническим соображениям и независимо от опасности поражения электрическим током применяется именно эта схема.

Питание тиристорного преобразователя серии КТЭУ осуществляется от распределительной шины 380 В через разделительный трансформатор, распределительная шина расположена вдоль стены на высоте 3 м на изоляторах. Ошиновка подключена к масляному выключателю, с другой стороны к которому прикреплены провода, питающие тиристорный преобразователь. Кабель уложен в подземный бетонированный кабельный канал, накрытый сверху рифлеными листами железа. Края каналов закреплены металлическими заземленными уголками.

Тиристорный преобразователь помещен в металлический шкаф, в котором также размещен разделительный трансформатор. Двери шкафа и ограждения оснащены блокировкой, которая обеспечивает отключение масляного выключателя при открывании дверей ограждения или шкафа. Для снятия блокировки кроме закрытия дверей необходимо нажать кнопку “Пуск”.

Подвод питания к электродвигателю осуществляется с помощью кабеля, уложенного в подземный кабельный канал.

Кабеля для питания тиристорного преобразователя и двигателя - бронированные для защиты от возможных механических повреждений.

Контроль изоляции цепи 380 В осуществляется периодически при отключенной установке. При этом измеряется сопротивление изоляции отдельных участков сети, трансформаторов, электрических аппаратов, двигателя. Измеряются сопротивление каждой фазы относительно земли защитным аппаратом.

Нормальным сопротивлением изоляции кабеля ниже 1000 В считается 0.5 МОм, измерения производятся мегомметром на напряжение 1000 В.

Контроль изоляции сети между двигателем и тиристорным преобразователем, а также сети напряжением 380 В осуществляется постоянно, так как повреждение и пробой изоляции приводит к возникновению повышенной опасности поражения человека электрическим током. Контроль осуществляется прибором ПКИ, схема которого приведена на Рис.8.1. Отсчет сопротивления изоляции производят по шкале прибора. При снижении сопротивления изоляции до предельно допустимого уровня 0.25 МОм прибор подает звуковой и световой сигналы.

Сопротивление изоляции двигателя и тиристорного преобразователя составляют 0.5 МОм в нормальном состоянии, трансформатора - 1.5 МОм, и измеряется мегомметром на 500 В и 1000 В.

Защитное отключение обеспечивает отключение установки при возникновении аварийных режимов.

Контроль напряжения на корпусе трансформатора, преобразователя, двигателя осуществляется с помощью схемы, реагирующей на напряжение корпуса относительно земли (см. Рис.8.2). В схемах этого типа датчиком служит реле напряжения РЗ, включенное между корпусом и вспомогательным заземлителем. Схема осуществляет защиту от глухих замыканий на землю и пригодна в сетях с изолированной и заземленной нейтралью. Достоинством схемы является ее простота. Недостатки - необходимость применять вспомогательный заземлитель, неселективность при общем заземлении и отсутствие самоконтроля.

Для контроля напряжения фазы относительно земли используют схему, приведенную на Рис.8.3. Датчики включены между фазами и землей и измеряют напряжение фаз относительно земли, близкие в номинальном режиме к фазовым напряжениям источника питания. При повреждении изоляции фазы напряжение этой фазы относительно земли уменьшится. Если напряжение этой фазы окажется ниже уставки, то сеть отключается. Отключение произойдет и при обрыве цепи любого реле. Таким образом осуществляется самоконтроль.

Достоинством схемы является четкое срабатывание при глухом замыкании на землю независимо от сопротивления изоляции и емкости сети, а также самоконтроль схемы.

Недостаток - применение большого числа реле.

Для защиты преобразователя от режима короткого замыкания в кабельной линии, питающей двигатель, в КТЭУ применен автоматический выключатель, разрывающий цепь при замыкании любой из линий на землю или между собой.

При срабатывании любой из перечисленных защит обеспечена световая сигнализация, свидетельствующая о неисправности той или иной части установки.

В помещении, где эксплуатируется проектируемая установка, используются искусственные заземление:

?     вертикальные забитые стальные трубы ? 60 мм и длиной 2.5м;

?     горизонтальные укрепленные стальные полосы площадью сечения Sсеч = 50 мм2.

Сопротивление заземляющего  устройства  не  более 4 Ом.

Электродвигатель, тиристорный преобразователь, трансформатор заземлены. Для этого соответствующие болты заземления подключены к контуру заземления медным проводом сечением не менее 2.5 мм2. Сопротивление вертикального заземлителя (трубы) определим по формуле:

где      ?    -  удельное сопротивление грунта, Ом*см;

           lт -  длина трубы, см;

           d    -  наружный диаметр трубы, см;

           h    -  глубина заложения трубы, см.

Задаемся следующими значениями параметров:

               ? = 400 Ом*см;

               lт = 300 см; 

               d = 6 см; 

               h = 280 см.

Тогда:

Организационные мероприятия по обеспечению безопасности производства работ в электроустановках являются следующие:

?     оформление работы нарядом или распоряжением;

?     оформление в наряде допуска к работе;

?     надзор во время работы;

?     оформление в наряде окончания работы;

?     закрытие наряда.

Техническими мероприятиями по обеспечению безопасности работ являются:

?     отключение ремонтируемого электрооборудования и принятие мер против ошибочного его включения;

?     установка временных ограждений токоведущих частей и вывешивание запрещающих плакатов “Не включать - работают люди” или “Не включать - работы на линии”;

?     присоединение переносного заземления к заземляющей шине стационарного заземляющего устройства и проверка отсутствия напряжения на токоведущих частях, которые для безопасности производства работ подлежат замыканию накоротко и заземлению;

?     наложение переносных заземлений на отключенные токоведущие части электропривода сразу после проверки отсутствия напряжения или включение специальных заземляющих разъединителей;

?     ограждение рабочего места и вывешивание на ограждении разрешающую надпись “Работать здесь”.

Эти технические мероприятия выполняет допущенный к работе из числа оперативного ремонтного персонала с квалификационной группой не ниже III по разрешению лица, отдающего распоряжение на производство работ.

Право выдачи нарядов и распоряжений на производство работ в электроустановках представляется лицам электротехнического персонала вальцетокарной мастерской (начальнику мастерской, начальнику эксплуатации или мастеру), уполномоченным на это специальными распоряжениями главного энергетика комбината. Эти лица должны иметь квалификационную группу не ниже IV.

Для предотвращения аварий работы по срочному устранению неисправностей выполняются оперативно - ремонтным персоналом без наряда.

Безопасность работы в электроустановках обеспечивается применением электротехнических средств защиты.

При работе с электрическими цепями напряжением до 1000 В применяются следующие основные защитные средства:

?     диэлектрические перчатки;

?     измерительные оперативные штанги;

?     электроизмерительные клещи;

?     указатели напряжения;

?     слесарно - монтажный инструмент.

К дополнительным защитным средствам в электроустановках ниже 1000 В относят галоши, резиновые коврики, изолирующие подставки.

Все электротехнические защитные средства периодически проходят проверку и на них указывается срок безопасного применения.

На Рис.8.4 приведена схема защитного заземления.

Для предотвращения возникновения пожара в помещении предусмотрена электрическая пожарная сигнализация, состоящая из извещающих датчиков, установленных в помещении вальцетокарной мастерской.

Для быстрой ликвидации очагов загорания используются огнетушители типа ОХП-4 и ОУ-2А, которые располагаются в непосредственной близости от станка.

Для предотвращения возможного возгорания в опасных зонах вальцетокарной мастерской оболочки электрических аппаратов, приборов, шкафов, сборок выполнены со степенью защиты IP44. Также используются ряд других первичных средств пожаротушения, таких как песок, ломы, багры, ведра, находящиеся на пожарных щитах или возле них.

Организационные мероприятия по пожарной профилактике проводят с целью обеспечения правильной эксплуатации электроустановки и проведения противопожарного инструктажа среди оперативно - ремонтного персонала.

Комплектные тиристорные электроприводы серии КТЭУ предназначены для работы в закрытых помещениях при отсутствии непосредственного воздействия солнечной радиации, агрессивных сред, с концентрацией токопроводящей пыли не более 0.7 мг/м3. Здание вальцетокарной мастерской в большей степени обеспечивает относительно чистую, сухую и изолированную площадь для установки такого рода электрооборудования.

Помещение для постоянного пребывания обслуживающего персонала комфортабельное, с кондиционируемым воздухом. Это помещение построено с соблюдением строительных норм и правил СНИП II-12-77 и предусматривает защиту акустическим методом от работающего электрооборудования главного привода специального вальцетокарного станка модели IK 825 Ф2, а также от оборудования других механизмов.

Проход между электроприводом и стеной здания вальцетокарной мастерской или рядом установленным агрегатом составляет не менее 0.6 м (так как установка имеет высоту более 1 м).

Для создания благоприятного микроклимата в помещении оператора предусмотрено кондиционирование воздуха.

Для предотвращения попадания персонала под вращающиеся механические части оборудования станка пространство вокруг станка ограждено металлической сеткой с ячейкой 25х25 мм.

ЗАКЛЮЧЕНИЕ

В ходе данного проекта была рассчитана максимально возможная мощность резания на вальцетокарном калибровочном станке модели IK 825 Ф2 и определен необходимый уровень ее стабилизации.

Исходя из требуемой мощности был выбран двигатель новой серии 4ПН с хорошими динамическими и статическими свойствами. Выбранный двигатель был проверен по нагреву с учетом пуско-тормозных режимов двигателя и учетом времени обработки одного валка.

Была рассчитана система стабилизации мощности резания на требуемом уровне. Рассчитанная система всесторонне исследовалась с помощью пакета МАСС.

После подведения результата исследований можно сделать следующие выводы:

?       статизм по скорости системы при разомкнутой обратной связи по мощности, то есть пока мощность не выходит за уровень  стабилизации, составляет при номинальной нагрузке 1.7 1/с, что составляет 2.16% от скорости холостого хода, что обеспечивается не только контурами регулирования тока и скорости, но и хорошими статическими свойствами самого двигателя;

?       погрешность при стабилизации мощности при самом тяжелом варианте, когда теоретическая мощность резания превышает на 15% уровень стабилизации мощности (то есть при обработке вязкого материала с большими подачами) составляет 1178 Вт или 1,96% от уровня стабилизации, что вполне можно считать удовлетворительной работой системы;

1	2	3	4	5	6	7	8	9