11680

МОДЕРНИЗАЦИЯ ЭЛЕКТРОПРИВОДА ЛЕНТОЧНОГО КОНВЕЙЕРА К-22 УГЛЕПОДГОТОВИТЕЛЬНОГО ЦЕХА №1 ЧерМК ОАО «Северсталь»

Дипломная

Производство и промышленные технологии

Развитие электропривода связывается с разработкой российским академиком Б. С. Якоби первого двигателя постоянного тока вращательного движения. Использование данного мотора на небольшом судне, которое в 1838 году произвело пробные поездки на Неве...

Русский

2014-06-10

1.26 MB

172 чел.

МОДЕРНИЗАЦИЯ ЭЛЕКТРОПРИВОДА ЛЕНТОЧНОГО КОНВЕЙЕРА К-22 УГЛЕПОДГОТОВИТЕЛЬНОГО ЦЕХА №1 ЧерМК ОАО «Северсталь»

Содержание

Введение

4

1

Общая  часть

9

1.1

Описание технологического процесса ленточного конвейера К22 углеподготовительного цеха №1

9

1.2

Технологические требования к электроприводу ленточного конвейера К22 углеподготовительного цеха №1

13

1.3

Характеристика работающего электрооборудования. Кинематическая схема электропривода ленточного конвейера и ее описание. Обоснование темы дипломного проекта.

15

2

Специальная часть

18

2.1

Расчет мощности электродвигателя

18

2.2

Обоснование рода тока, выбор типа электродвигателя и системы управления

20

2.3

Расчет и построение скоростной и нагрузочной диаграмм электропривода

27

2.4

Обоснование и выбор преобразователя частоты и дополнительного оборудования

29

2.5

Обоснование и выбор программируемого логического контроллера

38

2.6

Расчет и выбор коммутационной аппаратуры

44

2.7

Расчет и выбор силовых и контрольных кабелей

47

2.8

Описание принципиальной схемы управления

49

2.9

Описание схемы внешних проводок электропривода

51

2.10

Расчет освещения

51

2.11

Расчет контура заземления

54

2.12

Спецификация электрооборудования электропривода ленточного конвейера К22 углеподготовительного цеха №1

60

3

Организация производства и труда

61

3.1

Разделение обязанностей персонала цеха при эксплуатации оборудования ленточного конвейера К22 углеподготовительного цеха №1

61

3.2

Структура электрослужбы участка, взаимодействие ее подразделений.

65

3.3

Система технического обслуживания и ремонта электрооборудования электропривода  ленточного конвейера К22 углеподготовительного цеха №1

65

3.4

График ППР электрооборудования  электропривода ленточного конвейера К22 углеподготовительного цеха №1

67

4

Экономика производства

68

4.1

Экономическое обоснование модернизации электропривода  ленточного конвейера К22 углеподготовительного цеха №1

68

4.2

Определение срока окупаемости затрат на модернизацию.

73

5

Безопасность жизнедеятельности

79

5.1

Обеспечение безопасной эксплуатации электропривода ленточного конвейера К22 углеподготовительного цеха №1

79

5.2

Технические и организационные мероприятия при ремонтах электрооборудования электропривода ленточного конвейера К22 углеподготовительного цеха №1

80

5.3

Защитные средства, применяемые при эксплуатации электропривода  ленточного конвейера К22  углеподготовительного цеха №1

85

5.4

Средства пожарной безопасности на электроприводе ленточного конвейера К22 углеподготовительного цеха №1

95

5.5

Мероприятия по экологической безопасности на механизме  ленточного конвейера К22 углеподготовительного цеха №1

99

Заключение

102

Литература

103

       Введение

       История Развития металлургии

        На рубеже III - II тысячелетий до н.э. на территории Восточной Европы поселились предки славян, примерно тогда же начался бронзовый век. В те времена у племён стали появляться металлические орудия труда и оружие, что обусловило быстрое развитие племён и их разделение. Позже (с 400г.) славяне научились делать железо, что резко повысило эффективность земледелия, появились железные топоры, плуги и серпы.

      Тульский металл, его прошлое и настоящее - стержневой сюжет истории Тулы, а во многом и Тульского края. Недалеко от Тулы голландский купец Андрей Виниус в 30-х гг. 17 в. построил Городищенские (Тульские) доменные и железоделательные вододействующие заводы, ставшие колыбелью отечественной доменной металлургии, школой первых русских металлургов-доменщиков, распространивших со временем свое мастерство по всей России. В Туле центром металлопромышленности была казенная Кузнецкая слобода (позднее называвшаяся также Оружейной), основание которой обычно связывают с указом царя Федора Иоанновича 1595 года.             

       Главным занятием для большинства ее жителей было изготовление оружия для казны. Впрочем, далеко не для всех. По неполным данным, в середине 40-х гг. 18 века 89 тульских оружейников числились в так называемых "промышленниках". Те из них, которых называли "железного дела промышленниками", владели "ручными железными заводами": мастерскими с сыродутными горнами для получения железных криц - сырья для переработки в "дельное" железо и уклад (дешевые сорта стали). При археологических исследованиях Кузнецкой слободы неоднократно выявляли следы их деятельности: продукцию (обычно отходы) производства, обломки

сопел, через которые в горны вдувался воздух и т.д. Промышленники наиболее состоятельные и удачливые выбивались в настоящие "заводчики": становились владельцами вододействующих доменных, передельных железоделательных (так называемых "молотовых") и медеплавильных заводов-мануфактур в Тульском крае и за его пределами. Более всех из их числа известны Демидовы. Прибавим к ним Красильниковых, Ареховых, три ветви рода Баташевых, две - Мосоловых. По некоторым сведениям тульский оружейник Иван Тимофеевич Баташев начинал карьеру приказчиком Никиты Демидова (1656-1725). К постройке своего первого вододействующего завода на р. Тулице он приступил в 1716 г. и уже в 1717 закончил ее. За ним последовал Медынский (Грязненский) завод: в 1728 г. было пущено молотовое производство, в 1730 - домна. Особенно успешно хозяйство Баташевых развивалось во 2 половине 18 в. при внуках основателя Андрее (ок.1730-1799) и Иване (ок.1733-1821) Родионовичах. На протяжении 18 в. Баташевы этой линии рода владели 18 заводами, из которых 14 построили сами. Они явились основателями Приокского горнометаллургического района, включавшего территории пяти губерний. На рубеже 18 и 19 вв. каждый девятый пуд российского чугуна был баташевским. Основными районами производства железа в Московском государстве в 16-17 вв. были Северо-Западная и Центральная Россия. В центральной зоне выделялись три района: расположенный к югу от Москвы Серпуховско-Тульский, к юго-востоку - Нижегородский и к северо-востоку - Ярославский. Район Серпуховско-Тульский включал территорию уездов Серпуховского, Тульского, Каширского, Алексинского, Дедиловского и Крапивенского. За исключением Серпуховского, все они входили позднее в состав Тульской губернии. Связи большинства из них с железоделательной промышленностью прослеживаются уже с 16 в. Как правило, вовлеченные в металлургическое производство территории совпадали с местами рудодобычи. Так, в Дедиловском уезде в 5 верстах от города на р. Олень (Оленье) существовала гора, тянувшаяся вдоль реки на полверсты (около 500 м), поперек на 200 саж. (около 430 м), известная как место добычи руды. Другой район рудодобычи, обеспечивавший домников Тульского уезда, находился в 10-15 верстах от Тулы в Малиновой засеке. Особенно интенсивно его месторождения эксплуатировались в 18 в.

История развития электропривода в России.

Развитие электропривода связывается с разработкой российским академиком Б. С. Якоби первого двигателя постоянного тока вращательного движения. Использование данного мотора на небольшом судне, которое в 1838 году произвело пробные поездки на Неве, считается первым образцом практического построения электропривода. В последующем поступили и иные идеи использования электропривода, как например, для наведения артиллерийской установки, привода швейной машины и т.д. Всё-таки ввиду недостатка экономичных источников электроэнергии постоянного тока электропривод длительные годы не получал широкого использования.
Важным импульсом развитию электропривода явились создание в 1889 году системы трехфазного тока и разработка трехфазного асинхронного электродвигателя, что способствовало широкому использованию электропривода.
       Основным научным произведением по теории электропривода стала

статья российского инженера Д. А. Лачинова «Электромеханическая работа», опубликованная в 1880 году в журнале «Электричество». В ней содержались научно-обоснованные доводы в пользу электрического распределения механической энергии. Электрификация нашей державы и широкое использование в народном хозяйстве электроприводов стали возможны после принятия и реализации госплана электрификации РФ. Он предусматривал строительство новых и реконструкцию старых электростанций, развитие электротехнической промышленности. Были построены тепло и гидроэлектростанции, проложены тысячи километров кабельных линий, множество фабрик по производству электроприводов, электрических машин, сформированы учебно-экспериментальные и проектно-конструкторские институты, решавшие задачи введения электроприводов в народное хозяйство.

 Тем временем впервые теория электропривода была упомянута как самостоятельная дисциплина в книжке С. А. Ринкевича «Электрическое распределение механической энергии. Особое внимание уделялось подготовке инженерно-технических и научных работников, призванных закладывать основы эксплуатировать электрические приводы.

Сильно вырастает роль важность использования техническими процессами электроприводов.

Будущее развитие электрификации и автоматизации технологических процессов, создание высокопроизводительных машин, механизмов и технологических комплексов во многом определяется развитием электропривода.

К ключевым направлениям развития современного электропривода относятся:

  1.  переход от нерегулируемого электропривода к регулируемому;
  2.  все более широкое использование регулируемых электроприводов с асинхронными и синхронными двигателями, в том числе и в высоковольтном исполнении ;
  3.  разработка и выпуск комплектных регулируемых электроприводов с использованием современных полупроводниковых преобразователей и микропроцессорных средств управления ;
  4.  повышение эксплуатационной надежности, унификации и улучшение энергетических показателей электропривода;
  5.  развитие научно-исследовательских работ по созданию математических моделей и алгоритмов технологических процессов, компьютерных средств проектирования электропривода.

Решение данных и прочих проблем даст возможность кардинально улучшить технико-экономические данные электропривода и создать тем самым базу для того последующего промышленного прогресса во всех отраслях экономики.

  1.  Общая часть
  2.  Описание технологического процесса            углеподготовительного цеха №1

        Углеподготовительный цех — важнейший цех коксохимического завода. От ритмичности его работы зависит нормальный режим работы всего предприятия. Цех располагается параллельно блоку коксовых печей на расстоянии, обеспечивающем транспортировку угля конвейерной лентой или автоматизированным железно-дорожным транспортом.

Усреднение состава угольной шихты ставит целью выравнивание качества углей внутри каждой группы их и проводится на складе в процессе разгрузки и укладки штабелей. Усредненными считаются угли, у которых все показатели качества разовых проб соответствуют среднему показателю за все время отбора проб.

Обогащение углей для понижения содержания в них минеральных примесей проводится методами отсадки, сепарации и Флотации. Отсадкой называется процесс разделения смеси ком-понентов по их плотности в турбулентном водном потоке, колеблющемся за счет пульсирующего тока воздуха в вертикальном направлении с определенной амплитудой и частотой. Этим методом обогащается до 50% углей.

Обогащение методом сепарации основано на разделении компонентов угля по плотности в тяжелых средах, в которых более легкий уголь всплывает. В качестве тяжелых сред используются стойкие минеральные суспензии пирита, барита и магнезита.

Методом флотации в настоящее время обогащается около 15% углей. В большинстве случаев для этого используются флотационные машины механического типа, в которых в качестве реагентов-собирателей применяются керосин, камфарное масло, флотореагент    АФ-2.

Флотированный уголь подвергается затем обезвоживанию и сушке в барабанных сушилках или «КС».

Дозирование компонентов имеет большое значение для последующего составления угольной шихты заданного состава. Для этой цели угли шихты из бункеров с помощью дозаторов различной конструкции поступают на транспортер, которым подаются на окончательное измельчение. В качестве дозирующих устройств используются качающиеся, ленточные и тарельчатые питатели производительностью до 200 т в час.

        Измельчение коксуемого сырья проводится для повышения однородности шихты, что способствует улучшению качества кокса. Так как насыпная масса шихты зависит от ее измельчения, что в свою очередь, определяет экономические показатели работы углеподготовительного и коксового цехов, то для шихт различного состава выбирают некоторую оптимальную степень измельчения. При этом, для обеспечения возможно более высокой плотности загрузки, выдерживают определенное соотношение частиц различного размера в шихте. Для измельчения углей используют дробилки различного типа: молотковые, роторные, ударного действия, инерционно-роторные и другие. Окончательное измельчение сырья для коксования может проводиться по двум схемам: по схеме ДШ, при которой измельчается вся масса шихты, и по более совершенной дифференцированной схеме ДК, учитывающей различную твердость измельчаемого материала, при которой каждый компонент шихты измельчается отдельно.

Шихтовка или смешение компонентов - это заключительная операция приготовления угольной шихты для коксования. Шихтовка осуществляется в смесительных машинах различной конструкции: дезинтеграторных, валковых, тарельчатых и в машинах барабанного типа производительностью до 1200 т. шихты в час.

Приём угля и подготовка шихты для коксования осуществляется в углеподготовительном цехе.

Подготовка шихты для коксования производится методом избирательного дробления углей с применением пневматической сепарации, что позволяет получать шихту лучшего качества, используя более дешёвые слабоспекающиеся марки.

Для разогрева смёрзшегося угля в вагонах в зимнее время в цехе имеется 3 гаража размораживания, которые позволяют вести разогрев 90 вагонов с углём одновременно.

Углеподготовительный цех полностью механизирован, все технологические прогрессы устойчиво и надёжно осуществляются машинами непрерывного действия. Это позволило эффективно внедрить комплексную автоматизацию производственного процесса с дистанционным управлением всеми механизмами.

Многолетнее сотрудничество с поставщиками - обогатительными фабриками даёт возможность прогнозировать и обеспечивать стабильное качество сырья.

Основная задача углеподготовительного цеха заключается в приготовлении угольной шихты заданного качества из углей, предназначенных для коксования. Производительность цеха составляет 5 млн. тонн шихты в год.

В зимний период при перевозках углей с повышенным содержанием влаги происходит их смерзание, в результате чего выгрузка угля затрудняется. Разгрузка смёрзшегося угля облегчается, если его размораживать в специальных теплогаражах. Размораживание осуществляется с помощью продуктов горения от сжигания коксового газа, которые подаются в распределительные газопроводы,

уложенные в гараже вдоль железнодорожных путей. Температура в гараже 100-110°С, продолжительность размораживания составляет в зависимости от толщины промёрзшего слоя 1,5 - 3,0 часа. На заводе имеется 2 гаража размораживания ёмкостью 60 вагонов.

Прибывшие угли при помощи двух роторных стационарных сдвоенных вагоноопрокидывателей. При повороте роторов на 15о платформы с вагоном под действием собственной тяжести перемещаются до полного прилегания вагона к привалочным стенкам роторов. При повороте на 170 – 175 оборотов привод отключается конечными выключателями. При обратном вращении роторов вагон возвращается в исходное положение. Уголь из вагонов попадает в два железобетонных бункера. Под бункерами установлены высокопроизводительные ленточные конвейеры. Цель предварительного дробления – измельчить крупные куски угля, сделать его транспортабельным и более равномерным по крупности. Предварительное дробление производиться барабанными дробилками. Затем уголь проходит отделение железоотделителей. После дробления угли поступают в закрытый склад емкостью 140 тысяч тонн.

 

  1.  Технологические требования к электроприводу          ленточного конвейера К22 углеподготовительного цеха №1

Требования к электроприводам, исходя из условий эксплуатации, следующие:

  1.  Электроприводы должны обязательно соответствовать требованиям ГОСТ 14691-69, ГОСТ 7192-89, ГОСТ 12997-84.
  2.  Все электрические приводы и комплектующие необходимо изготавливать с определенной степенью защиты, а по требованию заказчиков можно изготавливать электроприводы с повышенной степенью защиты.
  3.  Предъявляемые требования по взрывобезопасности приводят к необходимости изготовления электроприводов не только в обычном, но и во взрывозащищенном исполнении.
  4.  Все электрические приводы должны быть стойкими к различным видам ударных или вибрационных нагрузок во избежание их разрушения.
  5.  Оборудование должно оставаться работоспособным и сохранять все параметры и характеристики, несмотря на воздействие постоянного магнитного поля и переменных полей с различной сетевой частотой.

Требования к электроприводу в отношении видов и функций управления заключаются в том, что электрические приводы должны обеспечивать такие виды управления как:

  1.  ручное по месту с использованием ручного дублера,
  2.   дистанционное управление с постоянных пультов
  3.   автоматическое управление с помощью специальных технических средств по типовым алгоритмам.

  1.  Плавный разгон
  2.  Плавное торможение
  3.  Диапазон регулирования частоты вращения 1/20

Говоря о требованиях к электроприводу, стоит отметить и предъявляемые требования к конструкции. Электрические приводы изготавливают и разрабатывают под конкретные виды энергетической арматуры в качестве инструмента управления ею. Они делятся на однооборотные, многооборотные и прямоходные. Исходя из конструкции и выполняемых функций, электроприводы подразделяются на два вида: для регулирующей и для запорной арматуры, а в зависимости от типа сочленения с арматурой электроприводы бывают встроенные и выносные. 

Еще одно из требований, предъявляемых к электроприводу, является то, что в его состав должны входить такие конструктивные элементы:

  1.  Электродвигатель, который обеспечивает перемещение у арматуры рабочего органа;
  2.  Редуктор, который обеспечивает необходимую скорость перемещения у выходного вала электрического привода;
  3.  Устройство ограничения крутящего момента. Этот элемент обеспечивает необходимый уровень уплотнения электродвигателя при полном открытии или закрытии запорной арматуры;
  4.  Устройство для отключения электрического привода при крайних положениях запорного органа.

  1.   Характеристика работающего   электрооборудования.                        Кинематическая схема электропривода ленточного конвейера и ее описание. Обоснование темы дипломного проекта

Таблица 1 - Название и значение параметра

Q - производительность конвейера  m

450

b - ширина ленты мм

1100

L - длина конвейера м

110

Н - высота подъема конвейера м

10

V - скорость движения ленты м./сек

2

К1 – коэффициент длинны ленты.

1,00

К2 – коэффициент характера работы.

1,00

К3 – коэффициент конфигурации конвейера.

1,03

К – коэффициент холостого хода.

77

Dб - диаметр ведущего барабана. мм

925

i – передаточное число редуктора.

17,5

Модернизация электропривода ленточного конвейера необходима в связи с тем, что в результате долгого использования в тяжелых условиях электрооборудование механизма ленточного конвейера углеподготовительного цеха №1 ЧерМК ОАО  «Северсталь» физически и “морально” износилось и требует замены. Модернизация данного электропривода заключается в установке:

  1.  частотного преобразователя, с устройствами электромагнитной совместимости;
  2.  Программируемого логического контроллера

  1.  автоматического выключателя;
  2.  кабеля Profibus;
  3.  разъема для CPU;
  4.  термисторной защиты двигателей;
  5.  контактора;
  6.  вентилятора с решеткой и фильтром;
  7.  выходного фильтра, нагревателя; 
  8.  термостата;
  9.  светильников с соединительными кабелями; 
  10.  шины заземления; 
  11.  клеммника.

Внедрение проекта имеет следующие преимущества:

  1.  постоянная перегрузочная способность на всем диапазоне регулирования;
  2.  плавный пуск;
  3.  плавное торможение;
  4.  широкий диапазон регулирования скорости;
  5.  экономия расхода электроэнергии;
  6.  простота обслуживания;
  7.  ускоренные темпы устранения поломок, а следовательно и уменьшение простоя оборудования.

Новый электропривод позволит снизить затраты на электроэнергию, затраты на ремонт и обслуживание.

         

1-Электродвигатель ; 2- Соединительная  муфта ; 3- Вал быстроходной ступени; 4-Быстроходная шестерня; 5- Корпус редуктора; 6-Подшибник; 7-Тихоходные шестерни; 8-Вал промежуточной ступени; 9-Быстроходная шестерня 2 ступени;10- Тихоходные шестерни;  11- Ведомый барабан;  12- Вал барабана конвейера; 13- Подшипниковая опора; 14- Транспортерная лента;  15- Соединительная  муфта; 16- Подшипник; 17- Вал тихоходной ступени;

18- Тормоз; 19- Подшипниковая опора.

Рисунок 1- Кинематическая схема электропривода ленточного конвейера

  1.  Специальная часть

   2.1  Расчет мощности электродвигателя

Q = 450 m/ч-производительность конвейера

b = 1100 мм-ширина ленты

L = 110 м-длина конвейера

Н = 10 м-высота подъема конвейера

V = 2  м./сек-скорость движения ленты

К1 = 1,00 – коэффициент длинны ленты

К2 = 1,00 – коэффициент характера работы

К3 = 1,03 – коэффициент конфигурации конвейера

К = 77 – коэффициент холостого хода

Dб = 925 мм,- диаметр ведущего барабана

i = 17,5 – передаточное число редуктора                     

По формуле находим мощность электродвигателя

  

, (1)

где К – коэффициент холостого хода.

    К1 – коэффициент длинны ленты.

   К2 – коэффициент характера работы.

   К3 – коэффициент конфигурации конвейера.

   Q-производительность конвейера

   b - ширина ленты

    L-длина конвейера

   Н -высота подъема конвейера

 V -скорость движения ленты

 P

Скорость приводного барабана конвейера.

                                                ,                                              (2)

где  Dб- диаметр ведущего барабана

      V -скорость движения ленты

Скорость приводного барабана конвейера равна

=

Скорость вращения электродвигателя.

                                                                                (3)

где - скорость приводного барабана конвейера

       i  – передаточное число редуктора

Скорость вращения электродвигателя равна

=

Выбираем электродвигатель мощностью более 29,6 кВт, то есть установленный электродвигатель ВА225М8 со следующими характеристиками был выбран правильно (Литература 5):

  1.  Мощность 30 кВт
  2.  Частота вращения синхронная 750 Об/мин
  3.  Частота вращения номинальная 735 Об/мин
  4.  S скольжение =4%
  5.  сosф = 0,8
  6.  Iп/Iн= 5,4
  7.  Ƞном = 91 %
  8.  Iном=  62,6 А
  9.  Мп/Мн = 2,1
  10.  Мmax/Мн = 2,2
  11.  Мн= 390 Н*М
  12.  J – динамический момент инерции ротора 0,7 кг*м2

         2.2 Обоснование рода тока, выбор типа электродвигателя

               и          системы управления

Главные критерии выбора:

  1.  Совокупная стоимость закупки регулируемого привода и требуемого дополнительного оборудования;
  2.  Текущие эксплуатационные расходы:
  3.  обслуживание;
  4.  производственные издержки, КПД, и т.д;
  5.  требуемая площадь размещения.
  6.  Технологические и инновационные аспекты:
  7.  динамический отклик, время разгона; 4-х квадрантные операции; аварийный стоп, и т.д.
  8.  массо-габаритные характеристики.
  9.  Эксплуатационная надежность, пригодность приводов:
  10.  соответствие международным требованиям и стандартам IEC, ГОСТ Р, EN, CE-EMC; CSA, UL, и т.д.;
  11.  условия окружающей среды; степень защиты корпуса; ремонт "по-месту".
  12.   Воздействие на внешнюю среду:
  13.  искажение сетевого напряжения;
  14.  ЭМС.

  1.  Требуемое пространство для преобразователя и двигателя;
  2.  Отвод тепла.

Сравнение основных характеристик приводов постоянного и переменного тока в промышленном применении:

Рисунок 2 - Привод постоянного тока

 

Рисунок 3 - Частотно регулируемый привод переменного тока

В первом приближении существенных отличий между этими приводами не так и много, однако, при более детальном рассмотрении, выявляются характерные особенности приводов и различие физических принципов функционирования.

Рассмотрим отличия приводов по следующим пунктам:

  1.  Различия между двигателями постоянного и переменного тока

1-Ограничительный ток тиристорного преобразователя;

2-коммутационный предел двигателя; G – начальный диапазон скорости;

nG – начальная скорость; F – область регулирования скорости; n1 – синхронизация скорости.

Рисунок 4 - Механическая характеристика приводов постоянного тока

Обычно используемая независимая  вентиляция гарантирует хороший отвод тепла от ротора двигателя постоянного тока во всем диапазоне скоростей.

1 – двигатель с принудительной вентиляцией; 2 – двигатель с самовентиляцией;  3 - ограничительный ток тиристорного преобразователя;         4 – нарушенный ограничительный крутящий момент двигателя; G – начальный диапазон скорости; nG – начальная скорость; F – область регулирования скорости.

Рисунок 5 – Механическая характеристика частотно - регулируемых приводов переменного тока.

Обычно используемая самовентиляция в стандартных асинхронных двигателях не является эффективной во всем диапазоне скоростей. На низких скоростях отвод тепла фактически не возможен и для его отвода применяют дополнительную вентиляцию.

  1.  Характеристики отношения мощности и скорости в режиме S1 двигателей постоянного и переменного тока:

n1AC – график зависимости двигателя переменного тока; n1DC – график зависимости двигателя постоянного тока; G –диапазон разгона ; nG – начальная скорость; F – область регулирования скорости

Рисунок 6 – График отношения мощности и скорости в режиме S1 двигателей постоянного и переменного тока.

  1.   В отличии от стандартного асинхронного двигателя с фиксированной базовой (номинальной) частотой вращения, двигатель постоянного тока может быть спроектирован с базовой частотой вращения в диапазоне примерно от 300 до 4000 об/мин для каждой рабочей точки.
  2.   В зависимости от типоразмера двигатели постоянного тока  могут иметь область работы с ослаблением поля 1:3 или 1:5.

Сравнение рабочих характеристик двигателей показывает, что двигатель постоянного тока выгоднее асинхронного при продолжительной работе на низких скоростях и для широкого диапазона скоростей при постоянной мощности.

Перегрузочная способность в кратковременном режиме зависит не только от параметров двигателя, но в большой степени от характеристик преобразователя частоты. Чем шире диапазон скоростей, в котором двигатель может выдать максимальную мощность, тем он лучше может быть адаптирован к процессам, требующим обеспечения постоянного момента во всем диапазоне скоростей.

  1.   Типоразмеры, моменты инерции и время разгона:

Основные технические различия двигателей постоянного и переменного тока это методы формирования магнитного потока и рассеивание потерь мощности и различные размеры и моменты инерции ротора, при одном и том же номинальном моменте вращения двигателя.

Двигатели постоянного тока имеют значительно меньшую высоту оси вращения и массу ротора, чем асинхронные двигатели, и следовательно обладают более низким моментом инерции ротора, что является существенным преимуществом в высоко динамичных применениях, так как это влияет на время разгона и динамический отклик двигателя в двигательных и тормозных режимах.

  1.  Широкий диапазон скоростей при постоянной мощности:

Двигатель постоянного тока обеспечивает  широкий диапазон скоростей, при котором двигатель может выдавать максимальную мощность и требуется меньший запас по мощности двигателя Pmax(двиг.) / Pmax(нагруз.).

  1.  Различия между тиристорными преобразователями постоянного тока и преобразователями частоты:

Рисунок 7 - Схема привода постоянного тока

Переход тока от одного тиристора к другому начинается с пускового импульса, и после этого продолжается в линейно взаимосвязанном режиме. Это значит, что напряжение между коммутируемыми фазами сети поляризуется таким образом, что ток вновь открываемого тиристора увеличивается, и запирает предшествующий тиристор, снижая его ток до ноля. Коммутация тиристоров производится естественным путем (напряжением сети), при переходе тока через ноль запирание тиристоров происходит без каких-либо проблем даже при значительной перегрузке. Поэтому тиристоры могут выбираться не по пиковому току, а по среднедействующему номинальному току нагрузки.

Рисунок 8 - Схема преобразователя частоты  переменного тока

Хотя входной выпрямительный мост преобразователя частоты работает подобно приводу постоянного тока, однако выпрямленный им ток должен быть преобразован обратно в 3-х фазный переменный с помощью инвертора. Так как у постоянного тока нет никаких переходов через ноль, то переключающие элементы  должны прерывать полный ток нагрузки. Когда транзистор закрывается, ток проходит через обратный диод на противоположный полюс напряжения постоянного тока. Переключение происходит без контроля напряжения, но оно возможно в любое время независимо от формы сетевого напряжения.

Результат:
     Коммутация в преобразователях частоты происходит с большой частотой и в выходном напряжении появляется высокочастотная составляющая, и могут возникнуть проблемы с электромагнитной совместимостью.

В преобразователях постоянного тока есть только один контур преобразования энергии (AC → DC). В преобразователях частоты два контура преобразования энергии (AC → DC и DC → AC), т.е. потери мощности удваиваются по сравнению с приводами постоянного тока.

Потери мощности, полученные эмпирическим путем следующие: ППТ - 0.8 % ... 1.5 % от номинальной мощности; ЧРП - 2 % ... 3.5 % от номинальной мощности.

  1.  Реактивная мощность:

Оба типа приводов потребляют реактивную мощность из сети. Её размер не значителен в частотно-регулируемых приводах, а в приводах постоянного тока более значителен и зависит от частоты вращения двигателя. Предпочтение в этом вопросе имеют частотные приводы.

Значения, полученные эмпирическим путем для приводов постоянного тока:

  1.  1-кварантные приложения - cos ≈ 0...0.9
  2.  4-квадрантные приложения - cos ≈ 0...0.85

Значения, полученные эмпирическим путем для частотно-регулируемых приводов:

  1.  1-кварантные приложения (с диодным входным мостом) - cos ≈ 0.99
  2.  4-квадрантные приложения (с тиристорным входным мостом и рекуперацией в сеть) - cos ≈ 0.9

Вывод: 

Исходя из выше перечисленного, можно сделать вывод о том, что в данном случае предпочтительнее двигатель переменного тока, чем двигатель постоянного, т.к. нет  продолжительной  работы на низких скоростях, не предполагаются частые динамичные разгоны и торможения, широкий диапазон регулирования скоростей при постоянной мощности не требуется.

2.3 Расчет и построение скоростной и нагрузочной

      диаграмм электропривода

tр – время разгона до установившейся скорости  

tраб – время работы двигателя

tт – время торможения

 

Рисунок 9 - Скоростная диаграмма

Мп – пусковой момент на выходном валу редуктора.

Мном – номинальный момент на выходном валу редуктора.

Ммах – максимальный момент, который необходимо приложить на выталкивающую штангу для выдачи кокса.

Рисунок 10 - Нагрузочная диаграмма

tраз=2сек

tтор=2сек

2.4 Обоснование и выбор преобразователя частоты и

     дополнительного оборудования

Выбор частотного преобразователя:

По уровню напряжения питания существует три варианта преобразователей: 380–415, 500–525 и 600–690 В. По степени защиты оболочки они бывают IP 23 и IP 54. Существует два варианта системы охлаждения: с общим и с раздельным контуром охлаждения.

В последнем случае охлаждение силовых элементов происходит отдельным потоком воздуха, заключенным в специальные воздуховоды, что предотвращает перегрев управляющей части преобразователя, которая охлаждается отдельным вентилятором. При большой мощности силовая часть охлаждается жидкостным контуром.

По способу управления электродвигателем частотные преобразователи можно разделить на две группы: с векторным и скалярным управлением, и каждая модель имеет свои преимущества и недостатки.

Скалярный тип управления. При скалярном (частотном) управлении формируются гармонические токи фаз двигателя это означает что управление чаще всего поддерживается постоянным отношение максимального момента двигателя к моменту сопротивления на валу. То есть при изменении частоты амплитуда напряжения изменяется таким образом, что отношение максимального момента двигателя к текущему моменту нагрузки остается неизменным. Это отношение называется перегрузочная способность двигателя. При постоянстве перегрузочной способности номинальные коэффициент мощности и к.п.д. двигателя на всем диапазоне регулирования частоты вращения практически не изменяются.
           Важным достоинством скалярного метода является возможность одновременного управления группой электродвигателей. 
Скалярный способ управления позволяет осуществлять легкую регулировку, даже при   использовании заводских настроек.

Векторный тип управления. Векторное управление — метод управления синхронными и асинхронными двигателями, не только формирующим гармонические токи (напряжения) фаз, но и обеспечивающим управление магнитным потоком ротора (моментом на валу двигателя).

 Векторное управление применяется в случае, когда в процессе эксплуатации нагрузка может меняться на одной и той же частоте, т.е. нет четкой зависимости между моментом нагрузки и скоростью вращения, а также в случаях, когда необходимо получить расширенный диапазон регулирования частоты при номинальных моментах, например, 0…50 Гц для момента 100% или даже кратковременно 150-200% от Мном, это позволяет существенно увеличить диапазон управления, точность регулирования, повысить быстродействие электропривода. Этот метод обеспечивает непосредственное управление вращающим моментом двигателя. Вращающий момент определяется током статора, который создает возбуждающее магнитное поле. 
          При непосредственном управлении моментом необходимо изменять кроме амплитуды и фазу статорного тока, то есть вектор тока. Этим и обусловлен термин «векторное управление». Векторный способ управления преобразователем частоты позволяет осуществлять гораздо более качественное управление электродвигателем, нежели скалярный. Зато настройка такого преобразователя требует глубоких познаний в области устройства электропривода и электрических машин.

Метод векторного управления с обратной связью по скорости – используется для прецизионного регулирования (необходимо использовать инкрементальный энкодер) скорости, когда в процессе эксплуатации нагрузка может меняться на одной и той же частоте, т.е. нет четкой зависимости между моментом нагрузки и скоростью вращения, а также в случаях, когда необходим максимальный диапазон регулирования частоты при моментах близких к номинальному.

Векторный метод работает нормально, если введены правильно паспортные величины двигателя и успешно прошло его автотестирование. Векторный метод реализуется путем сложных расчетов в реальном времени, производимых процессором преобразователя на основе информации о

выходном токе, частоте и напряжении.

Процессором используется так же информация о паспортных характеристиках двигателя, которые вводит пользователь. Время реакции преобразователя на изменение выходного тока (момента нагрузки) составляет 50…200 мсек. Векторный метод позволяет минимизировать реактивный ток двигателя при уменьшении нагрузки путем адекватного снижения напряжения на двигателе. Если нагрузка на валу двигателя увеличивается, то преобразователь адекватно увеличивает напряжение на двигателе. Кроме того, для непосредственного управления моментом при малых, близких к нулевым скоростям вращения работа частотно регулируемого электропривода без обратной связи по скорости невозможна. Векторное управление с датчиком обратной связи скорости обеспечивает диапазон регулирования до 1:1000 и выше, точность регулирования по скорости – сотые доли процента, точность по моменту – единицы процентов.

Для привода ленточного конвейера в данном случае необходимо использовать векторное управление

Для расчета потребуются следующие величины:
Pn - номинальная мощность двигателя, указанная на шильдике (кВт);
J - приведенный к валу двигателя момент инерции нагрузки (Нм
2). Если вал двигателя не связан с инерционными механизмами или двигатель работает на холостом ходу, то приведенный момент инерции равен моменту инерции ротора двигателя;
n - частота вращения (об/мин), до которой нужно разогнать двигатель за время t; 
t - время (сек) в течение которого требуется разогнать двигатель до частоты вращения n; 
Un - значение напряжения (В) на обмотках двигателя на номинальных оборотах;
k - коэффициент искажения тока, на выходе ПЧ. k = 0,95 - 1,05; При расчете предельных параметров лучше использовать максимальное значение коэффициента;
η - коэффициент полезного действия (КПД) двигателя;
cosφ - берется из спецификации на двигатель, примерно равен 0,8 - 0,85.

Расчет номинального и динамического момента на валу двигателя:

                          Мn=9554·Рn\n ,                               (4)

где Pn - номинальная мощность двигателя, указанная на шильдике (кВт);

      n - частота вращения (об/мин), до которой нужно разогнать двигатель за время t; 

Мn=9554*30/735=390 Н*м

                                        Мd=(J·n)\(9.55·t) ,                                                   (5)

где - приведенный к валу двигателя момент инерции нагрузки (Нм2). Если вал двигателя не связан с инерционными механизмами или двигатель работает на холостом ходу, то приведенный момент инерции равен моменту инерции ротора двигателя;
- частота вращения (об/мин), до которой нужно разогнать двигатель за время t; 
t - время (сек) в течение которого требуется разогнать двигатель до частоты вращения n; 

Мd=(0,7*735)/(9,55*2)=26,93 Нм

Расчет пусковой мощности двигателя:

Рр=[(k·n)\(9550·η·соsφ)]( Мn+ Мd)         (6)

n - частота вращения (об/мин), до которой нужно разогнать двигатель за время t; 
t - время (сек) в течение которого требуется разогнать двигатель до частоты вращения n; 
k - коэффициент искажения тока, на выходе ПЧ. k = 0,95 - 1,05; При расчете предельных параметров лучше использовать максимальное значение коэффициента;
η - коэффициент полезного действия (КПД) двигателя;
cosφ - берется из спецификации на двигатель, примерно равен 0,8 - 0,85.

Рр==[(1,05·735)\(9550·0,91·0,8)]( 390+ 26,93)=45,86

На основании этой величины выбирается рабочая мощность преобразователя частоты, которая должна соответствовать условию:

                  Рпч=Рр\1.5 , (7)

Рабочая мощность преобразователя

Рпч=45,86/1,5=30 (кВт)

При этом ток, который потребляет электродвигатель при линейном разгоне - Id, не должен превышать пусковой ток преобразователя частоты.

Ιd=[k·n\(9.55·η· соsφ·Un·√3)]·( Мn+ Мd),     (8)

Ток, который потребляет электродвигатель при линейном разгоне

Ιd=[1,05·735\(9.55·0,91·0,8·380·√3)]·( 390+ 26,93)=70 А

Для установленного электродвигателя выбираю частотный преобразователь следующего типа ATV71HD30N4 со следующими характеристиками:

  1.  Номинальная мощность двигателя – 30 кВт
  2.  Напряжение сети – 380 В

Кроме применения с низковольтными двигателями (380–690 В), преобразователи Altivar 71 идеально подходит для построения высоковольтных приводов с применением двух трансформаторной схемы:

понижающий трансформатор – преобразователь – моторный фильтр – повышающий трансформатор – двигатель. Основными преимуществами такого решения по сравнению с преобразователями, имеющими высоковольтный инвертор, являются: ценовое преимущество, простота установки и обслуживания хорошо известной модели, практическое отсутствие высокочастотных токов утечки в двигателе и отсутствие риска выхода двигателя из строя из-за большого du/dt или перенапряжения (синусоидальное напряжение питания двигателя переменной частоты), практически не ограниченная длина кабеля двигателя. В связи стенденцией повышения мощности низковольтных двигателей с дальнейшей заменой высоковольтных двигателей на низковольтные, преобразователь может использоваться без замены.

Для выбранного частотного преобразователя выбираем дополнительное оборудование:

  1.  Дроссель постоянного тока типа VW3 A4 510

Дросселем называется статическое электромагнитное устройство, предназначенное для использования в качестве регулируемого и нерегулируемого индуктивного сопротивления.

Предназначены для подключения к входу или выходу инверторов и других устройств преобразования частоты для уменьшения электромагнитных помех.

  1.  Значение индуктивности – 0,52 мГн
  2.  Номинальный ток –84,5  А
  3.    Сетевой дроссель типа VW3 A4 556:
  4.   Сетевой ток короткого замыкания – 22 кА
  5.  Значение индуктивности – 0,3 мГн
  6.  Номинальный ток – 100 А

Дроссель сетевой ослабляет броски напряжения в сети при включении или выключении крупных потребителей. Это не редкость, так как в России качество подводимой электроэнергии оставляет желать лучшего. Использование этого устройства существенно влияет на форму потребляемого тока и значительно приближает его к синусоидальной. При использовании дросселя сетевого в диапазоне от 10 кГц до 300 кГц достигается уменьшение нагрузочных помех вплоть до 30 Db, а также продлевается срок службы конденсаторов промежуточного контура. При использовании устройства ограничивается скорость нарастания тока, если преобразователь, по каким либо причинам вышел из строя. При этом успевает сработать входной автомат отключения питания, и повреждения оказываются минимальными, и, как следствие, более дешевый ремонт. Коэффициент, характеризующий не синусоидальность формы, в случае без сетевого дросселя равен 66%, при его использовании равен 89%. Надежность преобразователя увеличивается в 5 - 7 раз.

  1.  Входной фильтр типа  VW3 A4 407:
  2.  Номинальный ток – 92 А

Входные фильтры применяются для сглаживания фронта и уменьшения амплитуды выброса всплесков силового переменного питающего напряжения. Дополнительно они уменьшают амплитуду пульсаций тока, потребляемого частотным преобразователем от сети. При отсутствии всплесков напряжения в питающей сети установка фильтров не требуется.

  1.  Синусный фильтр типа VW3 A5 204
  2.  Номинальный ток – 66 А

Синусные фильтры рекомендованы для применения в следующих случаях:

  1.  Когда требуется устранить акустический шум от двигателя при коммутации;
  2.  При запуске старых двигателей с изношенной изоляцией;
  3.  В случае эксплуатации с частым рекуперативным торможением и с двигателями, не соответствующими требованиям стандарта IEC 60034-17; 
  4.  Когда двигатель установлен в агрессивной внешней среде или работает при высоких температурах;
  5.  При подключении двигателей экранированными или неэкранированными кабелями длиной от 150 до 300 метров. Использование кабелей двигателя длиной более 300 метров зависит от конкретного применения.
  6.  При необходимости увеличить интервал техобслуживания двигателя;
  7.  При пошаговом увеличении напряжения или в других случаях, когда преобразователь частоты питается от трансформатора;
  8.  С двигателями общего назначения, использующими напряжение 690 В.

Синусные фильтры могут использоваться с частотой коммутации выше номинального значения, но их нельзя использовать при частоте коммутации ниже номинального значения (для данной модели фильтра) более чем на 20 %. Поэтому в настройках частотного преобразователя следует ограничить минимально возможную частоту коммутации в соответствии с паспортными данными фильтра. Кроме того, в случае применения синусного фильтра не рекомендуется повышать частоту выходного напряжения ПЧ выше 70 Гц. В некотором случае необходимо ввести в ПЧ значения емкости и индуктивности синус–фильтра.

  1.  Тормозное сопротивление VW3 A7 704
  2.  Сопротивление  - 15 Ом

Тормозные резисторы используются для обеспечения работы электропривода в механизмах с большими инерционными массами в тех случаях, когда необходимо производить быстрое торможение двигателя.

При торможении электропривода тормозной резистор подключается к шине постоянного тока внутри преобразователя частоты, и на нем рассеивается энергия от электродвигателя.

Тормозной резистор подключается к специальным клеммам преобразователя частоты или к внешнему тормозному прерывателю.

Общее сопротивление тормозных резисторов определяется мощностью преобразователя и режимом торможения.

  1.  Дроссель двигателя VW3A5103
  2.  Номинальный ток – 90 А

Трехфазные линейные дроссели для преобразователей частоты устанавливаются в питающем кабеле со стороны линии.  Переменный ток промышленной частоты является основной составляющей тока, проходящей через дроссель.

Дроссели ограничивают влияние искажений напряжения  в виде высших гармонических составляющих источника питания на устройство. Они также снижают переменные токи с частотами, определяемыми  коммутацией управляемого выпрямителя на входе  конденсаторов звена постоянного тока. 

2.5  Обоснование и выбор программируемого логического контроллера

Для управления электроприводом механизма ленточного конвейера и всем технологическим процессом выбираю контроллер фирмы SIEMENS S7 – 300

Рисунок  11  -  Блок схема контроллера

Контроллеры – это многофункциональные устройства, представляющие собой приборы на базе микропроцессора, оснащенные различными функциональными возможностями и предназначенные для управления технологическими процессами в промышленности. Принцип работы контроллеров заключается во взаимной передаче данных от специальных датчиков, расположенных на рабочих узлах оборудования, к процессору контроллера, и обратно.

Первое поколение контроллеров выпускалось с заранее определенным набором функций управления, так как каждый из них был предназначен на какой-то определенный тип оборудования. А вот современные программируемые логические контроллеры – это по-настоящему универсальные устройства, позволяющие успешно решать любые задачи по автоматизации.

Для того, чтобы выбрать для своего производства оптимальный тип контроллера, необходимо обладать полным представлением об объекте автоматизации. Ведь от конкретных функций, которое выполняет то или иное оборудование, от типов производственных процессов, будут зависеть и тип контроллера, и набор датчиков, которым он должен быть оснащен.

Области применения контроллеров:

  1.  автоматизация машин специального назначения;
  2.  автоматизацию текстильных и упаковочных машин;
  3.  автоматизацию машиностроительного оборудования;
  4.  автоматизацию оборудования для производства технических средств управления и электротехнической аппаратуры;
  5.  построение систем автоматического регулирования и позиционирован;
  6.  автоматизированные измерительные установки;
  7.  в автомобильной промышленности, машино- и станкостроении;
  8.  для управления конвейерами;
  9.  в обрабатывающей промышленности;
  10.  в системах управления пассажирским транспортом;
  11.  в системах материально-технического обеспечения.

Программируемые контроллеры Siemens S7-300 выпускаются в трех вариантах:

  1.  Контроллеры Siemens SIMATIC S7-300 стандартного исполнения для эксплуатации в нормальных промышленных условиях.
  2.  Контроллеры Siemens SIMATIC S7-300F с встроенными функциями автоматики безопасности для эксплуатации в нормальных промышленных условиях.
  3.  Контроллеры Siemens SIPLUS S7-300 для наружной установки и эксплуатации в тяжелых промышленных условиях.

Модульный программируемый контроллер Siemens Simatic S7-300

Siemens SIMATIC S7-300 - это модульный программируемый контроллер универсального назначения.

Модульная конструкция, работа с естественным охлаждением, возможность применения структур распределенного ввода-вывода, удобство обслуживания обеспечивают экономичность применения SIMATIC S7-300 при решении широкого круга задач автоматизации.

Области применения SIMATIC S7-300 охватывают автоматизацию:

  1.  Машин специального назначения.
  2.  Текстильных машин.
  3.  Упаковочных машин.
  4.  Систем общего машиностроения.
  5.  Производства средств автоматизации.
  6.  Производства инструмента.
  7.  Электротехнических и электронных производств и т.д.

Несколько типов центральных процессоров различной производительности и широкий спектр модулей различного назначения с множеством встроенных функций позволяют выполнять максимальную адаптацию оборудования к требованиям решаемой задачи. При модернизации и развитии производства контроллер может быть легко дополнен необходимым набором модулей.

SIMATIC S7-300 является универсальным контроллером:

  1.  Он является идеальным изделием для работы в промышленных условиях благодаря высокой степени электромагнитной совместимости, высокой стойкости к вибрационным и ударным нагрузкам.
  2.  Модульный программируемый контроллер универсального назначения для решения задач автоматизации низкой и средней степени сложности.
  3.  Широкий спектр модулей для максимальной адаптации аппаратуры к решению любой задачи.
  4.  Высокая гибкость, возможность использования систем распределенного ввода-вывода, мощные коммуникационные возможности.
  5.  Удобная конструкция, простота монтажа, работа с естественным охлаждением.
  6.  Простота расширения системы в ходе модернизации объекта.
  7.  Высокая производительность благодаря наличию большого количества встроенных функций.
  8.  Функции программируемого контроллера Siemens SIMATIC S7-300

Программируемые контроллеры Siemens SIMATIC S7-300 поддерживают широкий набор функций, позволяющих в максимальной степени упростить процесс разработки программы, ее отладки, снизить затраты на выполнение монтажных и пуско-наладочных работ, а также на обслуживание контроллера в процессе его эксплуатации:

Быстрое выполнение команд:

  1.  Времена выполнения команд около 0.1 мкс позволяет использовать контроллер для решения широкого спектра задач автоматизации в различных областях промышленного производства.
  2.  Поддержка математики с плавающей запятой:
  3.  Позволяет поддерживать сложные комплексные алгоритмы цифровой обработки информации.

Удобный интерфейс настройки параметров:

  1.  Для настройки параметров всех модулей используются простые инструментальные средства с единым интерфейсом пользователя. Это существенно снижает затраты на обучение персонала.

Человеко-машинный интерфейс (HMI):

  1.  Функции обслуживания человеко-машинного интерфейса встроены в операционную систему контроллера S7-300. Эти функции позволяют существенно упростить программирование: система или устройство человеко-машинного интерфейса SIMATIC HMI запрашивает необходимые данные у контроллера SIMATIC S7-300, контроллер передает запрашиваемые данные с заданной периодичностью. Все операции по обмену данными выполняются автоматически под управлением операционной системы контроллера. Все задачи выполняются с использованием одинаковых символьных имен и общей базы данных.
  2.  Диагностические функции:
  3.  Центральные процессоры оснащены интеллектуальной системой диагностирования, обеспечивающей постоянный контроль и регистрацию отказов и специфичных событий (ошибки таймеров, отказы модулей и т.д.). Сообщения об этих событиях накапливаются в кольцевом буфере и снабжаются метками даты и времени, что позволяет производить дальнейшую обработку этой информации.
  4.  Парольная защита:
  5.  Парольная защита обеспечивает эффективную защиту программ пользователя от несанкционированного доступа, попыток копирования или модификации программы.

Основные характеристики Siemens SIMATIC S7-300

  1.  S7-300 имеет модульную конструкцию и позволяет использовать в своем составе широкий спектр модулей самого разнообразного назначения. Все модули работают с естественным охлаждением. В зависимости от типа используемого центрального процессора система локального ввода-вывода программируемого контроллера S7-300 может включать в свой состав до 32 модулей. В этом случае все модули контроллера располагаются в одном базовом блоке и стойках расширения, которых может быть не более 3.
  2.  Модули расширения для Siemens SIMATIC S7-300:
  3.  Модули центральных процессоров Siemens CPU:
  4.  для решения задач различного уровня сложности может использоваться несколько типов центральных процессоров различной производительности, включая модели с встроенными входами-выходами и набором встроенных технологических функций, а также модели с встроенным интерфейсом PROFIBUS DP, PROFIBUS DP/ DRIVE, Industrial Ethernet/ PPROFINET, PtP.
  5.  CPU 312 для автоматизации небольших установок  
  6.  CPU 314 для решения задач автоматизации, требующих большего объема программ и более высокого быстродействия
  7.  CPU 315-2 DP для решения задач автоматизации, требующих использования программ среднего и большого объема, а также систем распределенного ввода-вывода на основе PROFIBUS DP

2.6  Расчет и выбор коммутационной аппаратуры

Основными характеристиками автоматов являются:

  1.  номинальный ток Iном
  2.  напряжение Uном
  3.  номинальный ток расцепителя Iнр
  4.  Ток срабатывания(ток установки) расцепителя Iср

Номинальным током расцепителя называют наибольшее значение тока, длительнее прохождение которого не вызывает срабатывания расцепителя. Током уставки рацепителя называют наименьшее значение тока, при прохождении которого расцепитель срабатывает. Сочетание теплового расцепителя с максимальным электромагнитным расцепителем образует комбинированный  расцепитель, который имеет две уставки срабатывания при перегрузках Iсп и уставку мгновенного срабатывания при коротких замыканиях Icк.

Выбор автоматических выключателей производится с соблюдением следующих условий:

  1.  Номинальное напряжение автомата не должно быть ниже напряжения сети, т.е

Uном > 380В

  1.  Номинальные токи автомата и его расцепителя не должны быть меньше максимального рабочего тока, т.е.

Iн ≥ Iраб     

  1.  Автомат должен отключать максимальные токи КЗ, проходящие по защитной линии

Iоткл ≥ I кmax

Выбор  вводного автоматического выключателя для питания преобразователя частоты механизма ленточного конвейера:

                

где     – суммарная паспортная мощность; кВт

– номинальное напряжение; кВ

– средний коэффициент мощности

Выбор производится по номинальному току .

Выбирается автомат серии Сompact NS 160DC. (Литература 2)

Таблица 2- Технические характеристики

Номинальный ток автомата, А

125

Число полюсов

Назначение автомата

Защита электрической цепи

Для защиты преобразователя частоты от токов короткого замыкания в автоматическом выключателе используется электромагнитный расцепитель. Ток уставки электромагнитного расцепителя определяется по формуле:

Iуст э.м=3*I ном пч                           (10)

Iуст э.м=3*110=330 А

Выбор  линейного контактора для подключения преобразователя

                

где     – суммарная паспортная мощность; кВт

– номинальное напряжение; кВ

– средний коэффициент мощности

Контакторы должны выбиратся по следущим основным параметрам:

  1.  По назначению и области применения,
  2.  По категории применения
  3.  По величине механической и коммутационной износостойкости
  4.  По числу и исполнению главных и вспомагательных контактов
  5.  По роду тока и величинам номинального напряжения и тока главной цепи
  6.  По номинальному и потребляемой мощности выключающих катушек
  7.  По режиму работы
  8.  По климатическому исполнению и категории размещения

Выбор произвожу по номинальному току и напряжению.

Выбирается магнитный пускатель  серии GMC-100 (Литература 2)

Таблица 3 – Технические характеристики магнитного пускателя серии

Номинальный ток (А):

100

Номинальное напряжение (В):

380

Количество силовых полюсов:

3

Род тока:

Переменный/Постоянный

2.7  Расчет и выбор силовых и контрольных кабелей.

Выбор сечения проводников по экономической плотности тока :

Экономически целесообразное сечение S, мм2, рассчитывается по формуле:

где   Iном – номинальный ток, А

Jэк – экономическая плотность тока, берем из справочника для медной жилы 3,1 А/мм2

Выбирается четырехжильный кабель кабеля типа ВВГнг  с медными жилами 4*35, допустимым током 120 А, активное сопротивление 0,099 Ом/км, реактивное 0.073 Ом/км.        

Проверяется по допустимому току:

Iдоп Iном ,120 >88,52 А                                                        

Проверяется  по потери напряжения :

Активное сопротивление r0=0,099 Ом/км, реактивное сопротивление x0= 0,073Ом/км

где    Iн - номинальный ток станка, А

l – длинна кабеля, км  

r0 - активное сопротивление, Ом/км

х0 - реактивное сопротивление, Ом/км

Находится потеря напряжения U%,  в процентах от номинального по формуле:

где      - потеря напряжения

U – напряжение сети, В

Так как 0,10%<5%, то кабель подходит по потере напряжения.  

Выбранный кабель удовлетворяет всем условиям.

               Выбор кабеля для преобразователя частоты

Экономически целесообразное сечение S, мм2, рассчитывается по формуле:

                                      

Где   Iном – номинальный ток, А

Jэк – экономическая плотность тока, берем из справочника для медной жилы 3,1  А/мм2

Выбираю трехжильный кабеля типа ВВГ  с медными жилами 3*50, допустимым током 145 А.

2.8  Описание принципиальной схемы управления.

М-электродвигатель; QF1-Вводной силовой автоматический выключатель; KM-Контактор линейный; VD1-VD6-Диоды силовые; VS1-VS6-Транзисторы силовые; VD7-VD12-Обратные диоды защиты транзисторов; БФ1-Входной фильтр; L-Токоограничивающий реактор; ДТ1-Датчик тока питающей сети; ДТ2-Датчик выпрямленного тока; ДН-Датчик напряжения; ИП-Источник питания; ФИ-Формирователь импульсов управления транзисторами; ДТ3, ДТ4-Датчики тока статора электродвигателя; БФ2-Выходной фильтр; В-Выпрямитель; ФС-Фильтр емкостной; АИН-Автономный инвертор напряжения.

Рисунок 12 - Схема управления электроприводом ленточного конвейера

Работа схемы:

Для работы преобразователем необходимо включить автоматический выключатель QF1 и линейный контактор КМ. В данной схеме используется неуправляемый выпрямитель в звене постоянного тока.

Управление преобразователем может происходить по проводной схеме или по сети PROFIBUS. В некоторых случаях управления преобразователем можно производить от пульта управления. Все сигналы управления и сигналы с датчиков поступают в микроконтроллер преобразователя, где анализируются и затем выдается сигнал управления в блок формирования импульсов управления силовыми тиристорами. В преобразователе используется широтно-импульсная модуляция. Наладка преобразователя производится с помощью пульта управления или компьютера с помощью специальной программы.

Автономный инвертор выполнен на IGBT транзисторах. Параллельно каждому транзистору включены защитные обратные диоды. Блок фильтров выполнен на конденсаторах. При возникновении генераторного режима работы электродвигателя вырабатываемая электродвигателем электроэнергия поступает на звено постоянного тока, где суммируется с выпрямленным напряжением. Для защиты выпрямительного блока от перенапряжений в таком случае используется тормозной блок и блок тормозных резисторов .

Торможение электродвигателя происходит с помощью тормозного блока и блока тормозных резисторов. В тормозном блоке при определенной величине напряжения открывается транзистор и подключает тормозной резистор к звену постоянного тока. Излишняя энергия расходуется на нагрев тормозных сопротивлений.

Если в преобразователе используется управляемый выпрямитель, то торможение электродвигателя происходит с рекуперацией электрической энергии в питающую сеть. Для нескольких инверторов небольшой мощности может быть использован один рекуператор, при этом схема установки упрощается и удешевляется. В работе автономного инвертора используется широтно-импульсная модуляция.

2.9  Описание схемы внешних проводок электропривода

Питание поступает из распределительного устройства 10/0,4 кВ. С фидера 7 поступает питание на понижающий трансформатор. С понижающего трансформатора проступает на преобразователь, с преобразователя на преобразователь частоты . С преобразователя поступает по кабелям на контроллер. С контроллера пойдет питание на двигатель и конвейер запустится.

С пульта управления поступает сигнал на контроллер, и потом поступает на двигатель и конвейер запускается.

2.10  Расчет освещения

По справочным данным выбирается требуемая норма освещенности Е (лк). Выбор нормируемой освещенности выбирается в зависимости от размера  объекта  различия, контраста объекта с фоном и коэффициента отражения рабочей поверхности.

Фон темный т.к. на стенах и потолке большой слой темной пыли  и сплошное остекление.  Контраст объекта с фоном средний.  

Для такого помещения   требуемая норма освещенности при комбинированном освещении 200 лк.

  1.  Рассчитываем индекс помещения  по формуле:

где    S – площадь помещения, м2

h – высота помещения, м

А – длинна помещения, м

В – ширина помещения, м

  1.  По справочным данным определяем КПД светильника и помещения, а также предварительное число ламп.

КПД использования помещения nп рассчитывается по формуле:

где    nпотолок – КПД отражения потолка, %

nстены – КПД отражения стен, %

nпол – КПД отражения пола, %

КПД светильника равно 70%;

Предварительное количество ламп 1 штука

Определяем коэффициент использования светового потока n, %, по формуле:

где     nп - КПД  использования помещения, %

nc  -  КПД светильника, %

  1.  Определяем необходимый световой поток Ф, лм,  каждого светильника по формуле:

где    Е - норма освещенности, лм

ks – поправочный коэффициент, равен 2

S – площадь помещения, м2

i – индекс помещения

n - коэффициент использования светового потока, %

N – количество светильников, шт

Из справочника выбирается  лампа типа ЛДЦ мощностью 20 Вт и световым потоком 780 лм

2.11  Расчет контура заземления

Расчет заземляющего контура производится для трансформаторной подстанции от которой запитан ленточный конвейер.

Защитное заземление установлено по контуру.

В соответствии с ПУЭ необходимое сопротивление защитного заземления для электроустановок  до 1000В Rз ≤ 4 Ом.

  1.  Расчета удельного сопротивления грунта pрасч, Ом*м, производится по формуле:

где   – приближенное удельное сопротивление земли равно 40 Ом*м

kс  -  сезонный коэффициент при длине стержней 5 м и глубине заложения вершины 0.7-0.8 м для Вологодской области равен 1.25

  1.  Для расчета сопротивления растеканию одного вертикального заземлителя – стержневого круглого сечения Rв, Ом*м,  в земле использую формулу:

где    pрасч  - расчетное значение удельное сопротивление заземлителя, Ом*м

lдлинна заземляющего стержня, м

dдиаметр заземляющего стержня, м

t -  расстояние от поверхности земли до середины стержня ,м   определяется по формуле:

где     t0 - расстояние от поверхности земли до вершины заземляющего стержня, м

l – длинна заземляющего стержня, м

  1.  Число вертикальных заземлителей nв, шт, рассчитывается по формуле:

где    Rв - сопротивление растекания одного вертикального заземлителя, Ом

Rз - сопротивление защитного заземления, Ом

Берем 3 заземляющих стержней с расстоянием между соседними 5 м.

  1.  При устройстве заземлителей по контуру целесообразно учитывать и сопротивление  растеканию полос заземляющего контура.

Для определения длинны lп, м, соединительной полосы используют формулу:

где   nв - число вертикальных заземлителей, шт

а -  расстояние между соседними  вертикальными заземлителями, м

  1.  Расчитываем сопротивление Rг, Ом, растеканию горизонтального контура по формуле:

где     lп – длинна полосы заземляющего контура, м

b – ширина полосы, м

t -  расстояние от поверхности земли до полосы, м

- приближенное значение удельного сопротивление земли, Ом*м.

 kс - сезонный коэффициент при использовании контура равен 4

  1.  Рассчитываем уточняем сопротивление Rв’, Ом, растеканию заземлителей с учетом сопротивления контура определяется по формуле:

где    Rг  - сопротивление растеканию горизонтального контура, Ом

Rз - сопротивление защитного заземления, Ом

  1.  Рассчитываем уточненное количество вертикальных заземлителей nв, шт, по формуле:

где     Rв - сопротивление растекания одного вертикального заземлителя, Ом

Rв – сопротивление растеканию заземлителей с учетом сопротивления контура, Ом

Полученное значение округляю в большую сторону и получаем к установке  2 вертикальных заземлителей.

1 – контур заземления; 2 – специальное место для подключения заземления

Рисунок 13 – Подключение заземления к трансформатору

t’ -расстояние от поверхности земли до середины стержня; d диаметр стержня;  l – длинна стержня; t0- расстояние от поверхности земли до вершины стержня и полосы заземляющего контура; d’- ширина полосы контура.

Рисунок 14 – Расположение заземляющего контура в земле

2.12  Спецификация электрооборудования электропривода

       ленточного конвейера К22 углеподготовительного

       цеха №1

Таблица 4- Спецификация

Обозначение

Название

Количество

Л1

Освещение

ЛДЦ  Pном=20 Вт,  = 780 лм

1

QF

Автоматические выключатели

compact NS 160DC Iн=125 А, U =380 В

1

КМ

Линейный контактор

GMC-100 Iн=100 А, U =380 В

1

ПЧ

Преобразователь частоты

ATV71HC30N4 Iн=70 А, U =380 В

1

L

Сетевой дроссель

VW3 A4 556 Iном=100А

3

БФ 1

Входной фильтр

VW3A4407   Iном=92А

1

Синусный фильтр

VW3A5204  Iн=66А

1

R

Тормозное сопротивление

VW3A7204 R=15 Ом

1

L

Дроссель двигателя

VW3A5103 Iн=90

1

S7-300

Контроллер

Ф. SIEMRNS S7 - 300

1

M

Электродвигатель

ВА225М8  Iн=62,6 А, P=30кВт

1

  1.       Организация производства и труда
  2.  Разделение обязанностей персонала цеха при эксплуатации оборудования ленточного конвейера К22 углеподготовительного цеха №1

Таблица 5 - Взаимодействие ремонтного и обслуживающего персонала

Этапы проведения работ

Исполнитель

Выполняемые функции

Подготовка

Рабочий-ремонтник

  1.  Получает информацию о необходимости проведения работ (оперативный журнал, журнал заданий, задание мастера, замечание по результатом обхода.
  2.  Определяет продолжительность работ
  3.  Сообщает мастеру по ремонту (бригадиру) о необходимости проведения работ (если работа выполняется не по заданию данного мастера).
  4.  Сообщает оператору механизма о необходимости проведения работ.
  5.  Дает оператору механизма заявку на разборку схем ( сообщает о необходимости разборки схем)
  6.  Принимает сообщение о принятии заявки на разборку схем (решение об остановке оборудования)
  7.  Оформляет начало работы в оперативном журнале.
  8.  Получает от оператора механизма жетон - бирки, ключ - бирки с росписью в журнале приема – передачи бирок.

Продолжение таблицы 5

Этапы проведения работ

Исполнитель

Выполняемые функции

Мастер по ремонту оборудования (бригадир)

  1.  Получает сообщение о необходимости остановки оборудования для проведения работ.
  2.  Получает сообщение от мастера – технолога о времени и продолжительности остановки оборудования.

Оператор механизма

  1.  Получает сообщение о необходимости проведения работ
  2.  Информирует мастера- технолога о необходимости проведения работ
  3.  Получает сообщение от мастера – технолога о принятом решении об остановке оборудования
  4.  Дает заявку дежурной службе на разборку схем электропривода
  5.  Вызывает рабочего из числа ремонтного персонала на пост управления для передачи бирок
  6.  Получает жетон - бирки от работника дежурной службы, в его присутствии убеждается в разборке схем пробным включением механизма
  7.  Передает бирки рабочему – ремонтнику с записью в журнале приема – передачи бирок.

проведение

Рабочий - ремонтник

  1.  Выполняет функции производителя работ согласно бирочной системы
  2.  При невозможности безопасного выполнения работ, сообщает об этом мастеру по ремонту оборудования (бригадиру)

Продолжение таблица 5

Этапы проведения работ

Исполнитель

Выполняемые функции

Мастер по ремонту оборудования (бригадир)

Контролирует выполнение работ

Оператор механизма

Выполняет функции допускающего по бирочной системе

Мастер - технолог

-

Окончание

Рабочий - ремонтник

  1.  Выполняет функции производителя работ согласно бирочной системы
  2.  Оформляет передачу (возврат) бирок с записью в журнале приема – передачи бирок
  3.  Сообщает мастеру по ремонту оборудования (бригадиру) об окончании работ
  4.  Оформляет окончание работ в оперативном журнале

Мастер по ремонту оборудования (бригадир)

Получает сообщение об окончании проведения работ

Оператор механизма

  1.  Выполняет функции допускающего по бирочной системе
  2.  Оформляет передачу (возврат) бирок с росписью в журнале приема – передачи бирок
  3.  Сообщает мастеру – технологу об окончании проведения работ
  4.  Получает разрешение от мастера – технолога на запуск оборудования
  5.  Передает бирки дежурной службе для сборки схем

Продолжение таблицы 5

Этапы проведения работ

Исполнитель

Выполняемые функции

Мастер - технолог

  1.  Получает сообщение об окончании работ
  2.  Дает разрешение на запуск оборудования в работу

  1.  Структура электрослужбы участка, взаимодействие ее подразделений.

Начальник ЦСО КХП

 

Старший мастер электроремонтного цеха

Мастер по ремонту электрооборудования технологических цехов

Мастер по ремонту общепроизводственного электрооборудования

Мастер по ремонту электромашин

Рисунок 15 – Структура электрослужбы участка, взаимодействие ее подразделений

  1.  

Сборочный участок

Обмоточный участок

Система технического обслуживания и ремонта

электрооборудования электропривода  ленточного конвейера К22 углеподготовительного цеха №1

Техническое обслуживание это комплекс операций или операции по поддержанию работоспособности или исправности электрооборудования при использовании его по назначению. Техническое обслуживание проводится в периоды между ремонтами и предусматривает:

  1.  проведение осмотров и уход за электрооборудованием;
  2.  проверку показаний приборов, степени нагрева на шин,
    аппаратов и сетей, состояние изоляции исправности
    заземления, заграждений, смазочных и охлаждающих систем;
  3.  обтирку, чистку, продувку, выявление мелких неисправностей и их устранение;
  4.  проверку состояния электрооборудования с широким использовании средств технической диагностики,
    проводимым с целью выявления предельной выработки
    ресурсов узлов и деталей и предупреждение аварийных
    сигнализацией;
  5.  восстановление работоспособности отключившегося оборудования;
  6.  операции по техническому обслуживанию регламентируется;
  7.  местными инструкциями и выполняется по графику,
    утверждённому лицом ответственным за электрохозяйство
    предприятия, цеха, а также во время перерывов в работе
    агрегата (наладка, замена инструмента, обеденный перерыв и другое).

  1.  График ППР электрооборудования электропривода

ленточного конвейера К22 углеподготовительного цеха

Таблица 6 - График ППР электрооборудования  электропривода ленточного конвейера

Осмотр электрооборудования должен проводится еже сменно за закреплённом участке. Для того чтобы продлить сроки службы электрооборудования существует нормы периодичности осмотров. Существуют графики ППР (предупредительно плановый ремонт) согласно с которыми производится ремонт электрооборудования. По графикам ППР ремонт должен проводиться, не реже двух раз в год.

      4    Экономика производства

  1.   Экономическое обоснование модернизации электропривода  ленточного конвейера К22 углеподготовительного цеха №1

Тема дипломного проекта: «Модернизации электропривода ленточного конвейера углеподготовительного цеха №1 КХП  ОАО «Северсталь». Данная тема была выбрана в связи с тем, что в результате долгого использования в тяжелых условиях электропривод ленточного ковейера углеподготовительного цеха №1  физически и “морально” износился и требует модернизации.

Модернизация данного электропривода заключается в установке частотного преобразователя, и замене двигателя с целью увеличения его мощности. Внедрение проекта позволит снизить

  1.  затраты на оплату электроэнергии,
  2.  затраты на ремонт и обслуживание в связи с заменой изношенного оборудования на новое
  3.  простои ленточного конвейера.

В представленном ниже расчёте экономического эффекта от внедрения проекта используются данные, полученные во время прохождения преддипломной практики на  участке ремонта ЦРКО КХП  ОАО «Северсталь».

 Расчет капитальных затрат

Инвестиции в проект учитывают затраты на:

  1.  выполнение проектировочных работ;
  2.  приобретение нового оборудования, с учётом транспортно-  заготовительных расходов;

  1.  затраты на проведение демонтажа заменяемого оборудования с учётом её остаточной и ликвидационной стоимости;
  2.  выполнение монтажных и пуско-наладочных работ.

Сумма инвестиций в проект рассчитываются по формуле:

I = З оборуд + К трансп. + К проект + К монт + ОФ ост – ОФ ликв,  (29)

где З оборуд – затраты на приобретение необходимого по проекту оборудования, руб.

К трансп.  – затраты на транспортировку и хранение приобретаемого оборудования, руб.

К проект - проектировочные затраты, руб.

К монт - затраты на проведение демонтажных, монтажных и пусконаладочных работ, руб.

ОФ ост – остаточная стоимость демонтируемого оборудования, руб.

ОФ ликв – ликвидационная стоимость  демонтируемого оборудования, руб.

Рассчитаем затраты на приобретение оборудования, расчёт представим в таблице 7

Таблица 7- Стоимость оборудования

Наименование приобретаемого оборудования

Кол-во, шт.

Цена, руб./шт

Сумма затрат, руб.

Частотный преобразователь

Altivar ATV 71

1

118603

118603

Двигатель типа ВА225 M8

1

50000

50000

Итого

168 603

Для расчета  суммы затрат на транспортировку и хранение приобретаемого оборудования, проектировочные расходы используем данные таблицы 8 в которой представлены среднестатистические данные

Таблица 8 – Среднестатистические данные

Стоимость  оборудования, тыс. руб.

Проектировочные расходы,%

Затраты на транспортировку и хранение, %

До 100

10

6

100- 250

9

5

250 -500

8

4,5

500-1000

7

3

1000 -2000

6

2,5

Свыше 2 000

5

2

Таким образом:

К трансп = 168603*0.05=8430,15 руб.

К проект= 168603*0.09=15174,5 руб.

Для расчета  суммы затрат на проведение демонтажных, монтажных и пуско-наладочных работ по формуле

К монт = К труд + Ки + К пр  ,      (30)

где  К труд - затраты по оплате труда  с учётом  обязательных страховых платежей, руб.

Ки – затраты на инструмент и оборудования, используемый для проведения работ, руб.

К пр – прочие затраты, руб.

Таблица 9- Расчёт затрат по оплате труда

 

 

Средний уровень доплат

Оплата труда с учётом районного коэффициента (25%), руб./час

 

 

 

 

 

Обязательные страховые платежи  руб./час

Трудозатраты

 

 

Тариф

 

 

Сумма, руб.

Специальность

ставка

руб./час

 

 

 

 

 

 

 

 

Продолжи

Всего, чел-час

 

 

 

%

Руб./час

 

Кол-во человек

тельность

 

 

 

 

 

 

 

работ, час

 

1

2

3

4=3/100*2

5=1,25*(2+4)

6=0,3*5

7

8

9=7*8

10=(5+6)*9

Электромонтёр 6 разряд

56

170

92,31

185,39

55,62

2

10

20

4820,08

Электромонтёр 5 разряд

51,15

150

71,25

153,00

45,90

2

10

20

3978

Итого

8798,08

Накладные расходы  (составляют 50% от оплаты труда непосредственных исполнителей)

4399,04

Итого затраты по оплате труда

13197,11

Затраты на инструмент и оборудование, используемый для проведения работ составляют  в среднем 10% от суммы затрат по оплате труда

К и = 13197,11*0.1=1319,71 руб.

Прочие затраты составляют в среднем 5 % от суммы вышеперечисленных статей затрат.

К пр = (13097,11+1319,71)*0.05=720,84 руб.

Общая сумма затрат на проведение  демонтажных, монтажных и пуско-наладочных работ составит:

К монт = 13197,11+1319,71 +720,84 =15237,66 руб.

Остаточная  стоимость демонтируемого оборудования равна нулю.  Ликвидационная стоимость демонтируемого оборудования, в случае сдачи в металлолом определяется по формуле

                            ОФ ликв = Ц * Q ,                                                         (31)

где Ц – цена 1 тонны металлолома, равна  6500 руб.

Q – вес демонтируемого оборудования, сданного в металлолом, тонн.

ОФ ликв =6500*0,4=2600 руб.

Таким образом, сумма инвестиций, необходимая для внедрения проекта по модернизации электропривода ленточного конвейера углеподготовительного цеха №1  составляет:

I = 168603+8430,15 +15174,5 +15237,66 -2600 =204845,31 руб.

Расчет дополнительных эксплуатационных затрат

Дополнительные эксплуатационные затраты связаны с вводом в эксплуатацию дополнительных основных фондов и учитывают рост затрат предприятия по различным калькуляционным статьям. Так как,  в результате внедрения проекта происходит снижение затрат по оплате электроэнергии и затрат на ремонт, а затраты по оплате труда не изменяются, то  дополнительные эксплуатационные затраты будут рассчитываться по формуле

З доп = ∆А год +∆З прочие   ,   (32)

где ∆А год -  годовая   сумма   амортизационных  отчислений,  связанная с вводом новых основных фондов, руб./год

∆З прочие -  прочие дополнительные эксплуатационные расходы, руб./год

Годовая сумма амортизационных отчислений рассчитывается по формуле

∆А год = ОФ перв * N аморт   , (33)

где  ОФ перв –  первоначальная   стоимость   новых  основных   фондов равная сумме инвестиций, руб.

N аморт –норма амортизации, равна   0.116 (11.6%-данные цеха)

∆А год =204845,31 *0.116 =23762,05 руб./год

Прочие дополнительные эксплуатационные расходы (непредвиденные расходы) составляют 5% от суммы вышеперечисленных затрат

∆З прочие = 0,05 *23762,05 =1188,1 руб./год

Дополнительные эксплуатационные затраты после внедрения проекта модернизации электропривода ленточного конвейера углеподготовительного цеха №1 составили:

З доп = 23762,05 +1188,1 =24950,15 руб. / год.

  1.  Определение срока окупаемости затрат на

        модернизацию.

Экономический эффект от модернизации электропривода ленточного конвейера  

К-22 углеподготовительного цеха №1 определяется :

  1.  сокращением затрат по оплате электроэнергии
  2.  сокращения затрат на ремонт и обслуживание заменяемого электрооборудования;
  3.  сокращением затрат в связи со снижением простоев ленточного конвейера К-22  углеподготовительного цеха №1

Экономический эффект от внедрения проекта рассчитывается по формуле:

Э эф=Э э/э + Э рем+ Э простои - З доп  ,    (34)

где З доп – дополнительные эксплуатационные затраты составили 24950,15 руб./год  (см. пункт 2.2)

Э рем –экономия затрат на ремонт и обслуживание оборудования ленточного конвейера К-22 углеподготовительного цеха №1 , руб./год

Э простои –экономия затрат в связи с сокращением простоев ленточного конвейера К-22 углеподготовительного цеха №1,  руб./год

Э э/э– экономия затрат на электроэнергию, которая рассчитывается по формуле:

Ээ/э= З э/э баз- З  э/э н ,                 (35)

где З э/э баз, Зэ/э н – затраты на оплату электроэнергии до и после внедрения проекта, рассчитывается по формуле:

З э/э =М *Кинт*Тфакт. *Цэ/э  ,          (36)

где  М– мощность электропривода, кВт;

Кинт – коэффициент интенсивного использования электрооборудования

Тфакт – фактический фонд работы электродвигателя ленточного конвейера, час/год

Цэ/э – цена за кВт электроэнергии, руб./кВт

Рассчитаем затраты на оплату электроэнергии по заменяемому оборудованию. По среднестатистическим данным установка частотного преобразователя сокращает расход электроэнергии на 20-30%, таким образом, коэффициент интенсивного использования снизится в среднем на 25 %

Расчёт экономии затрат по оплате электроэнергии представлен в таблице №10

Таблица 10 – Расчёт экономии затрат по оплате электроэнергии (данные цеха)

Показатель

Единицы измерения

Параметры

До внедрения

После внедрения

Фактический фонд работы ленточного конвейера

час/год

7500

7530

Сокращение простоев ленточного конвейера по причине аварий электродвигателя  

час/год

30

Мощность электрооборудования

кВт/ час

25

30

Коэффициент интенсивного использования электрооборудования

0,9

0,9*(100-25)/100 =0,675

Цена электроэнергии, руб./ кВт

руб./кВт

2,8

2,8

Затраты на электроэнергию

руб. / год

7500*25*0,9*2,8=472500

7530*30*0,675*2,8=426951

Исходя из приведенных расчетов видно, что экономия затрат на электроэнергию составит:

Ээ/э=472500-426951=45500 руб. / год

Экономия затрат на ремонт и обслуживание рассчитывается по формуле:

Э рем= Зрем.баз - Зрем.н  ,  (37)

где  Зрем. баз – затраты на ремонт и обслуживание электрооборудования  ленточного конвейера  УЦ1 , до внедрения проекта, равны 20 000 руб./год; (данные цеха)

Зрем.н - затраты на ремонт и обслуживание нового электрооборудования после внедрения, по среднестатистическим данным составляет 3-6% от его первоночальной стоимоти или

Зрем.н= 0,045*204845,31=9218  руб./год

Таким образом  экономии затрат на ремонт и обслуживание  составит:

Э рем =20000-9218=10782 руб./год

Рассчитываем экономию затрат в результате сокращения простоев ленточного конвейера углеподготовительного цеха №1 КХП  ОАО «Северсталь»  по формуле:

Эпрост.=Sпрост*∆Tпростои ,    (38)

где S- стоимость одного часа работы конвейера, по данным цеха равна 4500 руб./ час

T простои–  ленточного конвейера, равны  30 час/год (данные цеха)

Экономия затрат в результате сокращения простоев составит:

Э прост.= 4500*30=135000 руб./год

Экономический эффект от внедрения проекта  по модернизаци ленточного конвейера составит (см. формулу 22):

Ээф=45500+10782 +135000-24950,15 =166332 руб./год

Рассчитаем срок окупаемости   инвестиций, по формуле

Т окуп = I / Э эф ,    (39)

где    I –  инвестиции в проект, равны  204845,31руб.

Э эф – экономический эффект от внедрения проекта,  равен  160549 руб. / год

Т окуп = 204845,31 /166332 =1,23 года

Рассчитаем коэффициент экономической эффективности внедряемого проекта,  по формуле

К эф = Э эф / I ,          (40)                              

К эф = 166332/204845,31 =0,81 руб./руб.

Каждый рубль инвестиций, вложенный в проект, принесёт за год 0,81 рубля снижения затрат.

Инвестиционный проект является экономически выгодным так, как полученное значение срока окупаемости 1,23 года  проекта меньше нормативного 3 года и поэтому  проект считается экономически целесообразным.  

Таблица 11 -Технико-экономические показатели инвестиционного проекта

Показатель

Ед. изм.

Значение

Капиталовложения (инвестиции) в проект

Руб.

204 845

Дополнительные эксплуатационные затраты

Руб./год

24 950

Экономический эффект за счёт:

  1.  сокращение простоев ленточного конвейера
  2.  снижения затрат
  3.  по оплате электроэнергии,
  4.  затрат на ремонт и обслуживание

Руб./год

166 332

Срок окупаемости проекта

лет

1,23

Коэффициент экономической эффективности

Руб./руб.

0,81

5    Безопасность жизнедеятельности

5.1  Обеспечение безопасной эксплуатации ленточного

      конвейера К22 углеподготовительного цеха №1

Обеспечение безопасной эксплуатации  ленточного конвейера производится :

  1.   датчиками бокового схода ленты, отключающими привод конвейера  

     при сходе ленты в сторону более 10% ее ширины;

  1.  средствами пылеподавления в местах перегрузок;
  2.  устройствами по очистке лент и барабанов;
  3.  устройствами, улавливающими грузовую ветвь ленты при ее разрыве,     

     или устройствами, контролирующими целостность тросов и стыковых

     соединений резинотросовых лент в выработках с углом наклона более

     10°; 

  1.  средствами защиты, обеспечивающими отключение привода конвейера

     при превышении допустимого уровня транспортируемого материала  в  

     местах перегрузки, снижении скорости ленты до 75% номинальной (пробуксовка), превышении номинальной скорости ленты бремсберговых конвейеров на 8%;

  1.  устройством для отключения привода конвейера из любой точки по его

     длине;

  1.  тормозными устройствами;
  2.  средствами автоматического и ручного пожаротушения. 
  3.  Пылеуловители

Описание пылеуловителей:

Не рекомендуется для применения в тех случаях, когда улавливаемая пыль способна цементироваться или кристаллизироваться, образуя прочные отложения. При концентрации пыли более 10гм3 рекомендуется применять в качестве второй ступени, предварительно очищая воздух в простейших сухих пылеуловителях в целях уменьшения расхода воды и количества шлама.
Допускается предусматривать рециркуляцию очищенного в ПВМ воздуха, удаляемого системами местных отсосов взрывоопасной пыли растительного или животного происхождения, размещённых в помещениях с производствами категорий В и Д, за исключением помещений, в воздух которых выделяются вредные вещества, исключающие возможность рециркуляции воздуха.
Очистка воздуха происходит следующим образом: запылённый воздух через входной патрубок входит в корпус, устремляясь с большой скоростью через щель между поверхностью воды и  нижней кромкой перегородки, захватывая с собой воду. Увлечённая воздухом вода отклоняется каплеотбойником и сливается в крайние отсеки. Очищенный воздух проходит через каплеуловители и выбрасывается наружу вентилятором.

5.2     Технические и организационные мероприятия при

         ремонтах электрооборудования электропривода  

         ленточного конвейера К22 углеподготовительного  

         цеха №1

К самостоятельной работе в качестве электромонтера по ремонту и обслуживанию  электроустановок допускаются лица не моложе 18 лет прошедшие: медицинское освидетельствование; обучение по профессии; инструктаж, обучение на рабочем месте; проверку знаний по электробезопасности и имеющие удостоверение и группу по электробезопасности не ниже второй.

Электромонтеры должны пользоваться спецодеждой и средствами индивидуальной защиты в соответствии с нормами.

Каждый   электромонтер,   при   невозможности   устранения   обнаруженных   нарушений   при эксплуатации  электроустановок   и   представляющих   опасность   для   людей,   обязан   немедленно сообщить   своему   непосредственному   руководителю,   а   в   случае   его  отсутствия  —  вышестоящему руководителю.

Работы в действующих электроустановках должны проводиться по нарядам- допускам для работы в электроустановках (приложение М СТП ЭЛР 022-08), нарядам- допускам формы НД-Северсталь, распоряжениям или по перечню работ, выполняемых в порядке текущей эксплуатации. При  осмотре  распределительных устройств,  щитов,  шинопроводов, сборок     напряжением     до     и     выше     1000     вольт     запрещается     снимать предупреждающие плакаты и ограждения, проникать за них, касаться токоведущих частей и обтирать или чистить их, устранять обнаруженные неисправности. При загорании оборудования, затоплении помещений электромонтер  обязан действовать самостоятельно: отключить оборудование при наличии непосредственной опасности для людей; включить резервное оборудование и отключать неисправное, при явной угрозе сохранности оборудования.

Порядок организации работ по наряду:

Наряд выписывается в двух, а при передаче его по телефону, радио - в трех экземплярах. В последнем случае выдающий наряд выписывает один экземпляр, а работник, принимающий текст в виде телефоне- или радиограммы, факса или электронного письма, заполняет два экземпляра наряда и после обратной проверки указывает на месте подписи выдающего наряд его фамилию и инициалы, подтверждая правильность записи своей подписью.

В тех случаях, когда производитель работ назначается одновременно допускающим, наряд независимо от способа его передачи заполняется в двух экземплярах, один из которых остается у выдающего наряд.

В зависимости от местных условий (расположения диспетчерского пункта) один экземпляр наряда может оставаться у работника, разрешающего подготовку рабочего места (диспетчера).

        Число нарядов, выдаваемых на одного ответственного руководителя работ, определяет выдающий наряд.

Допускающему и производителю работ (наблюдающему) может быть выдано сразу несколько нарядов и распоряжений для поочередного допуска и работы по ним.

Выдавать наряд разрешается на срок не более 15 календарных дней со дня начала работы. Наряд может быть продлен 1 раз на срок не более 15 календарных дней со дня продления. При перерывах в работе наряд остается действительным.

Продлевать наряд может работник, выдавший наряд, или другой работник, имеющий право выдачи наряда на работы в данной электроустановке.

Разрешение на продление наряда может быть передано по телефону, радио или с нарочным допускающему, ответственному руководителю или производителю работ, который в этом случае за своей подписью указывает в наряде фамилию и инициалы работника, продлившего наряд.

Наряды, работы по которым полностью закончены, должны храниться в течение 30 суток, после чего они могут быть уничтожены. Если при выполнении работ по нарядам имели место аварии, инциденты или несчастные случаи, то эти наряды следует хранить в архиве организации вместе с материалами расследования.

Учет работ по нарядам ведется в Журнале учета работ по нарядам и распоряжениям (приложение № 5 к настоящим Правилам).

Работы по одному наряду на нескольких рабочих местах,

присоединениях, подстанциях.

Наряд разрешается выдавать на одно или несколько рабочих мест одного присоединения.

В электроустановках напряжением выше 1000 В, где напряжение снято со всех токоведущих частей, в том числе с вводов ВЛ и КЛ, и заперт вход в соседние электроустановки (сборки и щиты до 1000 В могут оставаться под напряжением), допускается выдавать один наряд для одновременной работы на всех присоединениях.

В электроустановках напряжением до 1000 В при полностью снятом напряжении со всех токоведущих частей допускается выдавать один наряд на выполнение работ на сборных шинах РУ, распределительных щитов, сборок, а также на всех присоединениях этих установок одновременно.

При выводе в ремонт агрегатов (котлов, турбин, генераторов) и отдельных технологических установок (систем золоудаления, сетевых подогревателей, дробильных систем и др.) можно выдавать один наряд для работы на всех (или части) электродвигателях этих агрегатов (установок) и один наряд для работ в РУ на всех (или части) присоединениях, питающих электродвигатели этих агрегатов (установок).

Выдавать один наряд допускается только для работы на электродвигателях одного напряжения и присоединениях одного РУ.

При работе по одному наряду на электродвигателях и их присоединениях в РУ, укомплектованном шкафами КРУ, оформление перевода с одного рабочего места на другое не требуется, разрешается рассредоточение членов бригады по разным рабочим местам. В РУ другого конструктивного исполнения допуск и работа на присоединениях электродвигателей должны проводиться с оформлением перевода с одного рабочего места на другое.

В РУ напряжением 3 - 110 кВ с одиночной системой шин и любым числом секций при выводе в ремонт всей секции полностью разрешается выдавать один наряд для работы на шинах и на всех (или части) присоединениях этой секции. Разрешается рассредоточение членов бригады по разным рабочим местам в пределах этой секции.

Один наряд для одновременного или поочередного выполнения работ на разных рабочих местах одного или нескольких присоединений одной электроустановки допускается выдавать в следующих случаях:

при прокладке и перекладке силовых и контрольных кабелей, испытаниях электрооборудования, проверке устройств защиты, измерений, блокировки, электроавтоматики, телемеханики, связи и др.;

при ремонте коммутационных аппаратов одного присоединения, в том числе когда их приводы находятся в другом помещении;

при ремонте отдельного кабеля в туннеле, коллекторе, колодце, траншее, котловане;

при ремонте кабелей (не более двух), выполняемом в двух котлованах или РУ и находящемся рядом котловане, когда расположение рабочих мест позволяет производителю работ осуществлять надзор за бригадой.

При этом разрешается рассредоточение членов бригады по разным рабочим местам. Оформление в наряде перевода с одного рабочего места на другое не требуется.

При проведении работ согласно настоящих Правил все рабочие места должны быть подготовлены до допуска бригады на первое рабочее место.

Не допускается подготовка к включению любого из присоединений, в том числе опробование электродвигателей, до полного окончания работ по наряду.

В случае рассредоточения членов бригады по разным рабочим местам допускается пребывание одного или нескольких ее членов, имеющих группу III, отдельно от производителя работ.

Членов бригады, которым предстоит находиться отдельно от производителя работ, последний должен привести на рабочие места и проинструктировать о мерах безопасности труда, которые необходимо соблюдать при выполнении работы.

Допускается выдавать один наряд для поочередного проведения однотипной работы на нескольких подстанциях или нескольких присоединениях одной подстанции. К таким работам относятся: протирка изоляторов; подтяжка контактных соединений; отбор проб и доливка масла; переключение ответвлений обмоток трансформаторов; проверка устройств релейной защиты, электроавтоматики, измерительных приборов; испытание повышенным напряжением от постороннего источника; проверка изоляторов измерительной штангой; отыскание места повреждения КЛ. Срок действия такого наряда 1 сутки.

Допуск на каждую подстанцию и на каждое присоединение оформляется в соответствующей графе наряда.

Каждую из подстанций разрешается включать в работу только после полного окончания работы на ней.

  1.     Защитные средства, применяемые при эксплуатации   

  электропривода  ленточного конвейера К22

  углеподготовительного цеха №1

Основными называются такие изолирующие средства, которые надежно выдерживают рабочее напряжение установки и при помощи которых можно касаться частей, находящихся под напряжением. К ним относятся изолирующие штанги и клещи. Дополнительными называются такие изолирующие средства, которые могут обеспечить безопасность от поражения током только в совокупности с основными средствами. В установках напряжением выше 1000 В дополнительными средствами являются диэлектрические перчатки и рукавицы, диэлектрические боты, резиновые коврики и дорожки, изолирующие подставки.

Перед каждым применением защитного средства пользующийся им работник обязан путем внешнего осмотра проверить:

  1.  исправность защитного средства;
  2.  величину напряжения, при котором применяется данное средство;
  3.  не истек ли срок его периодического испытания.  

Испытание защитных средств.

Электрозащитные средства осматривают и испытывают в точно установленные сроки.

Перед началом работы следует проверить, в каком состоянии находится инструмент, которым она будет выполняться. Инструмент, имеющий дефекты, необходимо заменить исправным. Молоток должен быть плотно насажен на рукоятку, которая расклинивается клином из мягкой стали или дерева. Нельзя поправлять молоток с ослабленной рукояткой ударами его о верстах или другие предметы, это приводит к еще большому расшатыванию рукоятки. Также прочно должны быть насажены рукоятки на шаберы, напильники и другие инструменты. Слабо насаженные рукоятки во время работы легко соскакивают с инструмента, при этом острым хвостовиком инструмента можно сильно поранить руку. Ручным инструментом без рукоятки пользоваться запрещено. Гаечные ключи должны соответствовать размерам гаек и головок болтов; не разрешается применять ключи со смятыми и треснувшими губками, наращивать ключи трубами, другими ключами или иным способом, необходимо следить за исправностью тисков, съемников. Использование изолирующих защитных средств должно производиться только по их прямому назначению в электроустановках напряжением не выше того, на которое защитные средства рассчитаны. Все основные изолирующие защитные средства рассчитаны на применение их в открытых или закрытых электроустановках только в сухую погоду.

Поэтому использование этих защитных средств на открытом воздухе в сырую погоду (во время дождя, снега, тумана) запрещается.
Перед каждым применением защитного средства электрик обязан:
Проверить его исправность и отсутствие внешних повреждений, очистить и обтереть от пыли; резиновые перчатки, боты, галоши проверить на отсутствие проколов, трещин, пузырей и прочих посторонний включений.
При обнаружении неисправности защитное средство должно быть немедленно изъято из применения.

Проверить по штампу, для какого напряжения допустимо применение данного средства и

не истек ли срок действия его последней проверки. Пользоваться защитными средствами, срок испытания которых истек, запрещается, так как такие средства считаются неисправными.

Электрозащитные средства

Указатели напряжения

Назначение

Указатели напряжения предназначены для определения наличия или отсутствия напряжения на токоведущих частях электроустановок. 
Общие технические требования к указателям напряжения изложены в государственном стандарте.

Указатели напряжения до 1000 В 
Назначение, принцип действия и конструкция

В электроустановках напряжением до 1000 В применяются указатели двух типов: двухполюсные и однополюсные.
Двухполюсные указатели, работающие при протекании активного тока,

предназначены

для электроустановок переменного и постоянного тока. Однополюсные указатели, работающие при протекании емкостного тока, предназначены для электроустановок только переменного тока.Применение двухполюсных указателей является предпочтительным. 
Применение контрольных ламп для проверки отсутствия напряжения не допускается. 
Двухполюсные указатели состоят из двух корпусов, выполненных из электроизоляционного материала, содержащих элементы, реагирующие на наличие напряжения на контролируемых токоведущих частях, и элементы световой и (или) звуковой индикации. Корпуса соединены между собой гибким 
проводом длиной не менее 1 м. В местах вводов в корпуса соединительный провод должен иметь амортизационные втулки или утолщенную изоляцию. Размеры корпусов не нормируются, определяются удобством пользования. Каждый корпус двухполюсного указателя должен иметь жестко закрепленный электрод-наконечник, длина неизолированной части которого не должна превышать 7 мм, кроме указателей для воздушных линий, у которых длина неизолированной части электродов-наконечников определяется техническими условиями. 
Однополюсный указатель имеет один корпус, выполненный из электроизоляционного материала, в котором размещены все элементы указателя. Кроме электрода-наконечника, соответствующего требованиям п. На торцевой или боковой части корпуса должен быть электрод для контакта с рукой оператора. Размеры корпуса не нормируются, определяются удобством пользования. 
Напряжение индикации указателей должно составлять не более 50 В. Индикация наличия напряжения может быть ступенчатой, подаваться в виде цифрового сигнала и т.п.Световой и звуковой сигналы могут быть непрерывными или прерывистыми и должны быть надежно распознаваемыми. Для указателей с импульсным сигналом напряжением индикации является напряжение, при котором интервал между импульсами не превышает 1,0 с. 
Указатели напряжения до 1000 В могут выполнять также дополнительные функции: проверка целостности электрических цепей, определение фазного провода, определение полярности в цепях постоянного тока и т.д. При этом указатели не должны содержать коммутационных элементов, предназначенных для переключения режимов работы. Расширение функциональных возможностей указателя не должно снижать безопасности проведения операций по определению наличия или отсутствия напряжения.

Правила пользования

Перед началом работы с указателем необходимо проверить его исправность путем кратковременного прикосновения к токоведущим частям, заведомо находящимся под напряжением. 
        При проверке отсутствия напряжения время непосредственного контакта указателя с контролируемыми токоведущими частями должно быть не менее 5 с. 
       При пользовании однополюсными указателями должен быть обеспечен контакт между электродом на торцевой (боковой) части корпуса и рукой оператора. Применение диэлектрических перчаток не допускается.

Перчатки диэлектрические

Назначение

        Перчатки предназначены для защиты рук от поражения электрическим током. Применяются вэлектроустановках до 1000 В в качестве основного изолирующего электрозащитного средства, а в электроустановкахвыше 1000 В - дополнительного. 
       В электроустановках могут применяться перчатки из диэлектрической резины бесшовные или со швом, пятипалые или двупалые.
       В электроустановках разрешается использовать только перчатки с маркировкой по защитным свойствам Эв и Эн. 
       Длина перчаток должна быть не менее 350 мм. Размер диэлектрических перчаток должен позволять надевать
под них трикотажные перчатки для защиты рук от пониженных температур при работе в холодную погоду. Ширина по нижнему краю перчаток должна позволять натягивать их на рукава верхней одежды.

Правила пользования

         Перед применением перчатки следует осмотреть, обратив внимание на отсутствие механических повреждений, загрязнения и увлажнения, а также проверить наличие проколов путем скручивания перчаток в сторону пальцев. 
        При работе в перчатках их края не допускается подвертывать. Для защиты от механических повреждений разрешается надевать поверх перчаток кожаные или брезентовые перчатки и рукавицы. 
        Перчатки, находящиеся в эксплуатации, следует периодически, по мере необходимости, промывать содовым или мыльным раствором с последующей сушкой.

Обувь специальная диэлектрическая
Назначение и общие требования  

       Обувь специальная диэлектрическая (галоши, боты, в т.ч. боты в тропическом исполнении) является дополнительным электрозащитным средством при работе в закрытых, а при отсутствии осадков - в открытыхэлектроустановках. Кроме того, диэлектрическая обувь защищает работающих от напряжения шага. 
       В электроустановках применяются диэлектрические боты и галоши, изготовленные в соответствии с требованиями государственных стандартов. 
       Галоши применяют в электроустановках напряжением до 1000 В, боты - при всех напряжениях. 
       По защитным свойствам обувь обозначают: Эн - галоши, Эв - боты. 
       Диэлектрическая обувь должна отличаться по цвету от остальной резиновой обуви. 
       Галоши и боты должны состоять из резинового верха, резиновой рифленой подошвы, текстильной подкладки и внутренних усилительных деталей. Формовые боты могут выпускаться бесподкладочными. Боты должны иметь отвороты. Высота бот должна быть не менее 160 мм.

Правила пользования

        Электроустановки следует комплектовать диэлектрической обувью нескольких размеров. 
        Перед применением галоши и боты должны быть осмотрены с целью обнаружения возможных дефектов (отслоения облицовочных деталей или подкладки, наличие посторонних жестких включений и т.п.).

Ковры диэлектрические и подставки изолирующие
Назначение и общие требования 

    Ковры диэлектрические резиновые и подставки изолирующие применяются как дополнительные электрозащитные средства в электроустановках до и выше 1000 В. Ковры применяют в закрытых электроустановках, кроме сырых помещений, а также в открытых электроустановках в сухую погоду.  Подставки применяют в сырых и подверженных загрязнению помещениях. 
    Ковры изготовляют в соответствии с требованиями государственного стандарта в зависимости от назначения и условий эксплуатации следующих двух групп: 1-я группа - обычного исполнения и 2-я группа - маслобензостойкие. 
     Ковры изготовляются толщиной 6± 1 мм, длиной от 500 до 8000 мм и шириной от 500 до 1200 мм. 
     Ковры должны иметь рифленую лицевую поверхность. 
     Ковры должны быть одноцветными. 
     Изолирующая подставка представляет собой настил, укрепленный на опорных изоляторах высотой не менее 70 мм. 
    Настил размером не менее 500 ´ 500 мм следует изготавливать из хорошо просушенных строганых деревянных планок без сучков и косослоя. Зазоры между планками должны составлять 10- 30 мм. Планки должны соединяться без применения металлических крепежных деталей. Настил должен быть окрашен со всех сторон. Допускается изготавливать настил из синтетических материалов. 
     Подставки должны быть прочными и устойчивыми. В случае применения съемных изоляторов соединение их с настилом должно исключать возможность соскальзывания настила. Для устранения возможности опрокидывания подставки края настила не должны выступать за опорную поверхность изоляторов.

Правила эксплуатации

    В эксплуатации ковры и подставки не испытывают. Их осматривают не реже 1 раза в 6 мес. а также непосредственно перед применением. При обнаружении механических дефектов ковры изымают из эксплуатации и заменяют новыми, а подставки направляют в ремонт. После ремонта подставки должны быть испытаны по нормам приемосдаточных испытаний. 
   После хранения на складе при отрицательной температуре ковры перед применением должны быть выдержаны в упакованном виде при температуре (20±5) °С не менее 24 ч.

Инструмент ручной изолирующий 
Назначение и конструкция

      Ручной изолирующий инструмент (отвертки, пассатижи, плоскогубцы, круглогубцы, кусачки, ключи гаечные, ножи монтерские и т.п.) применяется в электроустановках до 1000 В в качестве основного электрозащитного средства. 


   Инструмент может быть двух видов: 
- инструмент, полностью изготовленный из проводящего материала и покрытый электроизоляционным материалом целиком или частично; 
- инструмент, изготовленный полностью из электроизоляционного материала и имеющий, при необходимости, металлические вставки
     Разрешается применять инструмент, изготовленный в соответствии с государственным стандартом, с однослойной и многослойной разноцветной изоляцией. 
    Изолирующее покрытие должно быть неснимаемым и выполнено из прочного, нехрупкого, влагостойкого и маслобензостойкого негорючего изоляционного материала. Каждый слой многослойного изоляционного покрытия должен иметь свою окраску. 
   Изоляция стержней отверток должна оканчиваться на расстоянии не более 10 мм от конца жала отвертки
   У пассатижей, плоскогубцев, кусачек и т.п., длина ручек которых менее 400 мм, изолирующее покрытие должно иметь упор высотой не менее 10 мм на левой и правой частях рукояток и 5 мм на верхней и нижней частях рукояток, лежащих на плоскости. Если инструмент не имеет четкой неподвижной оси, упор высотой 5 мм должен находиться на внутренней части рукояток инструмента. У монтерских ножей минимальная длина изолирующих ручек должна составлять 100 мм. На ручке должен находиться упор со стороны рабочей части высотой не менее 5 мм, при этом минимальная длина изолирующего покрытия между крайней точкой упора и неизолированной частью инструмента по всей рукоятке должна составлять 12 мм, а длина неизолированного лезвия ножа не должна превышать 65 мм.

Правила пользования

    Перед каждым применением инструмент должен быть осмотрен.

Изолирующие покрытия не должны иметь дефектов, которые приводят к ухудшению внешнего вида и снижению механической и электрической прочности. 
   При хранении и транспортировании инструмент должен быть предохранен от увлажнения и загрязнения.

Заземления переносные 
Назначение и конструкция

      Заземления переносные предназначены для защиты работающих на отключенных токоведущих частях электроустановок от ошибочно поданного или наведенного напряжения при отсутствии стационарных заземляющих ножей. Заземления должны соответствовать требованиям государственного стандарта. 
      Заземления состоят из проводов с зажимами для закрепления их на токоведущих частях и струбцинами для присоединения к заземляющим проводникам. Заземления могут иметь штанговую или бесштанговую конструкцию. 
      Провода заземлений должны быть гибкими, могут быть медными или алюминиевыми, неизолированными или заключенными в прозрачную защитную оболочку. 
      Сечения проводов заземлений должны удовлетворять требованиям термической стойкости при протекании токов трехфазного короткого замыкания, а в электрических сетях с глухозаземленной нейтралью - также при протекании токов однофазного короткого замыкания. Провода заземлений должны иметь сечение не менее 16 мм 2 в электроустановках до 1000 В и не менее 25 мм 2 в электроустановкахвыше 1000 В.

Правила эксплуатации

Места для присоединения заземлений должны иметь свободный и безопасный доступ.

Переносные заземления для проводов ВЛ могут присоединяться к металлоконструкциям опоры, заземляющему спуску деревянной опоры или к специальному временному заземлителю (штырю, забитому в землю). 
Установка и снятие переносных заземлений должны выполняться в диэлектрических перчатках с применением в электроустановках выше 1000 В изолирующей штанги. Закреплять зажимы переносных заземлений следует этой же штангой или непосредственно руками в диэлектрических перчатках. 
В оперативной документации электроустановок должен проводиться учет всех установленных заземлений. 
В процессе эксплуатации заземления осматривают не реже 1 раза в 3 месяца, а также непосредственно перед применением и после воздействия токов короткого замыкания. При обнаружении механических дефектов контактных соединений, обрыве более 5% проводников, их расплавлении заземления должны быть изъяты из эксплуатации.

5.4   Средства пожарной безопасности на электроприводе  

ленточного конвейера К22 углеподготовительного цеха

№1

Первичные средства пожаротушения:внутренние пожарные краны; ручные огнетушители; ящики с песком; асбестовые и войлочные полотна; бочки с водой. Пожарные щиты должны оборудоваться первичными средствами пожаротушения, немеханизированным инструментом и пожарным инвентарем.

Ящики для песка должны иметь объем 0,5; 1,0 или 3,0 куб.м и комплектоваться совковой лопатой.
Ящики с песком, как правило, должны устанавливаться со щитами в помещениях или открытых площадках, где возможен разлив легковоспламеняющихся (ЛВЖ или горючих жидкостей (ГЖ))

Асбестовые полотна, грубошерстные ткани и войлок должны быть размеров не менее 1x1 м и предназначены для тушения очагов пожара веществ и материалов (на площади не более 50% от площади применяемого полотна), горение которых не может

происходить без доступа воздуха. В местах применения и хранения ЛВЖ и ГЖ размеры

полотен могут быть увеличены до 2х1,5 м или 2х2 м.
Бочки для хранения воды должны иметь объем не менее 0,2 куб.м и комплектоваться ведрами.
Не следует применять воду для тушения легковоспламеняющихся и горючих жидкостей (нефть, бензин, керосин, ацетон, спирт и т.п.).
Воду нельзя применять, когда в очаге пожара находятся электрические провода и электроустановки под напряжением, а также вещества, которые, соприкасаясь с водой, воспламеняются или выделяют горючие газы (алюминий, цезий, карбиды, магний, цинк, калий, рубидий и др.).

Огнетушители водные:Предназначены главным образом для тушения загораний твердых материалов органического происхождения: древесины, тканей, бумаги и др. Запрещается применять водные огнетушители для ликвидации

пожаров оборудования, находящегося под электрическим напряжением, для тушения сильно нагретых или расплавленных веществ, а также веществ, вступающих с водой в химическую реакцию, которая сопровождается интенсивным выделением тепла.

Огнетушители пенные. Предназначены главным образом для тушения пожаров

огнетушащими пенами. Химическую пену получают из водных растворов кислот и щелочей; воздушно-механическую пену образуют из водных растворов пенообразователей потоком рабочего газа: воздуха, азота или углекислого газа. Воздушно-пенные огнетушители не должны применяться для тушения пожаров оборудования, находящегося под напряжением, для тушения сильно нагретых или расплавленных веществ, а также веществ, вступающих с водой в химическую реакцию,

которая сопровождается выделением тепла и разбрызгиванием горючего. Химические пенные огнетушители и огнетушители, приводимые в действие путем их переворачивания, запрещается вводить в эксплуатацию!

Огнетушители углекислотные (ОУ):Предназначены для тушения загорания различных  веществ, горение которых не может происходить без доступа воздуха, загорания на электрифицированном железнодорожном и городском транспорте, электроустановок под напряжением не более 10000 В.
Огнетушащим средствам огнетушителей ОУ является сжиженный диоксид углерода.
Температурный режим хранения и применения ОУ – от -40oС до +50oС.
Для приведения ОУ в действие необходимо:

  1.  сорвать пломбу, выдернуть чеку;
  2.  направить раструб на пламя;
  3.  нажать рычаг.

Запрещается применять углекислотные огнетушители для тушения пожаров электрооборудования, находящегося под напряжением выше 10кВ.

Огнетушители аэрозольные (хладовые). Предназначены для тушения загорания горючих жидкостей или плавящихся твердых веществ за исключением щелочных, щелочноземельных металлов, горение которых может происходить без доступа воздуха, а также для тушения электроустановок, находящихся под напряжением до 380 В.

Огнетушители порошковые (ОП). Предназначены для ликвидации очагов пожаров всех классов (твердых, жидких и газообразных веществ, электроустановок, находящихся под напряжением до 1000В). В качестве огнетушащего вещества используют порошки общего и специального назначения.

Порошки общего назначения используют при тушении пожаров и загорания легковоспламеняющихся жидкостей (ЛВЖ) и горючих жидкостей (ГЖ), газов, древесины и других материалов на основе углерода. Порошки специального назначения применяют при ликвидации пожаров и загорания щелочных металлов, алюминий- и кремнийорганических соединений и других, способных к самовозгоранию, веществ.

Необходимо строго соблюдать рекомендованный режим хранения и периодически проверять эксплуатационные параметры порошкового заряда.
Запрещается тушить порошковыми огнетушителями электрооборудование, находящееся под напряжением выше 1000В.

Требования пожарной безопасности к электрооборудованию:

  1.  Электрооборудование должно быть стойким к возникновению и распространению горения.
  2.  Вероятность возникновения пожара в электрооборудовании не должна превышать одну миллионную в год.
  3.  Вероятность возникновения пожара не определяется в случае, если имеется подтверждение соответствия электротехнической продукции требованиям пожарной безопасности по стойкости к воздействию пламени, накаленных элементов, электрической дуги, нагреву в контактных соединениях и токопроводящих мостиков с учетом области применения электротехнической продукции, входящей в состав электрооборудования.
  4.  Электрооборудование систем противопожарной защиты должно сохранять работоспособность в условиях пожара в течение времени, необходимого для полной эвакуации людей в безопасное место.

5.5   Мероприятия по экологической безопасности на  

       механизме  ленточного конвейера К22

       углеподготовительного цеха №1

Новые технические направления в проектировании коксохимических предприятий, утвержденные Минчерметом СССР, кроме экономических и технологических проблем, призваны решать задачи эффективной защиты воздушного и водного бассейнов. Эти факторы учитываются как при проектировании новых, так и при расширении (реконструкции) действующих коксохимических производств.

В экологическом отношении наибольшую опасность загрязнению окружающей среды представляют газообразные выбросы в атмосферу. Объясняется это тем, что выбросы зачастую имеют неорганизованный и залповый характер, обладают значительными объемами, содержат многообразие токсичных веществ, менее поддаются математическим расчетам, анализу и прогнозированию.

Институтом "Гипрококс" до 1986 года была осуществлена разработка проектов норм предельно допустимых (ПДВ) и временно согласованных (ВСВ) выбросов в атмосферу для всех отечественных предприятий; коксохимической промышленности.

В указанных проектах на основании представленных предприятиями данных инвентаризации выбросов вредных веществ и намечаемых проектных предложений по их дальнейшему сокращению определены на текущий момент и на перспективу до 2000 года валовые выбросы вредных веществ и концентрации их на границе, санзоны и в ближайших жилых районах.

В состав выбросов коксохимических предприятий входят такие вредные вещества, как пыль, оксид углерода, оксида азота, диоксид серы, сероводород, цианистый водород, бензольные углеводороды, фенолы, пиридиновые основания, аммиак, нафталин, бенз(а)пирен. Некоторые сочетания этих веществ обладают эффектом суммации вредного действия. По данным расчетов проектов норм ПДВ удельные выбросы находятся в пределах 8-12 кг/т производимого кокса.

Поэтому при проектировании расширения, реконструкции или техническом перевооружении предприятий, кроме повышения технико-экономических показателей, ставится проблема защиты окружающей среды.

Основным направлением в ее решении является совершенствование технологических процессов с доведением их до безотходного или малоотходного производства, Однако, учитывая что существующая технология слоевого коксования сохранится в ближайшие годы, основной задачей по защите окружающей среды в коксохимическом производстве является вывод из эксплуатации устаревших агрегатов и оборудования и замене их замене их современными, оснащенными эффективными природоохранными установками.

Как уже отмечалось выше, основным источником выброса вредных веществ в атмосферу являются коксовые батареи. В настоящее время с целью уменьшения выбросов в атмосферу при загрузке печей угольной шихтой для всех вновь строящихся и реконструируемых коксовых батарей в проектах предусматривается метод бездымной загрузки, заключающийся в отсосе в газосборники с помощью пара или гидроинжекции газов, образующихся при загрузке. Эффективность этих методов в части отсоса газов примерно одинакова, однако, с точки зрения сокращения количества сточных вод, метод пароинжекции, при котором образуется около 0,03 м3/на 1 т кокса фенольных вод, является менее предпочтительным.

Опыт работы хорошо налаженных систем бездымной загрузки шихты (Московский КГЗ, Череповецкий МК) показывает, что эффективность улавливания газов достигает 90 %. Несмотря на высокую эффективность бездымной загрузки, остаточное количество выбрасываемых газов является еще значительным и зачастую не обеспечивает на предприятиях норм ПДВ, не удовлетворяет современным требованиям по защите окружающей среда. Кроме того, при указанных методах бездымной загрузки в газосборнике отсасываются запыленные газы, которые приводят к ухудшению качества смолы и пека.

Применяемые ранее системы беспылевой выдачи кокса с размещением отсасывающего и очистного устройств непосредственно на двересъемной машине оказались малоэффективными по улавливанию и очистке из-за невозможности размещения на машине мощных устройств по отсосу и очистке загрязненного воздуха.

                             Заключение

В ходе выполнения дипломного проекта по теме: Модернизация электропривода  ленточного конвейера углеподготовительного цеха №1 ЧерМК ОАО  «Северсталь»  был заменен установленный электропривод на базе релейно-контакторной системы на современный с частотным преобразователем и контроллером, что позволит сократить затрату на оплату электроэнергии, ремонт и обслуживание  в размере 166 332 рублей и благодаря этому данная модернизация окупится за 1,27 года.

В проекте рассчитан контур защитного заземления для трансформаторной подстанции от которой запитан ленточный конвейер, выбран новый вводной автоматический выключатель, линейный контактор, питающие и соединительные провода, выбран частотный преобразователь с дополнительным оборудованием и контроллер. Спроектирована новая принципиальная схема для управления электроприводом.

В целом модернизация по замене электропривода   ленточного конвейера К-22 углеподготовительного цеха №1 экономически и технически оправдана.

Литература

  1.  Алиев Н.И., Казанский С.Б. Кабельные изделия. Справочник М.: ИП Радио СОФТ,2002-224с.
  2.  Алиев Н.И. Справочник по электротехнике и электрооборудованию. Учебное пособие для ВУЗов – М.: Высшая школа 2000-225с.
  3.  Алиев Н.И. Электрический справочник М: Радио СОФТ ,2001-384с.
  4.  Алиев Н.И. Электрические аппараты. Справочник – М: Издательское предприятие Радио СОФТ – 2004-256с.
  5.  Асинхронные двигатели серии 4 А : Справочник – СПб: Бурса, 2002-504с.
  6.  Белов М.П. и др. Автоматизированный электропривод типовых производственных механизмов и комплексов. М: «Академия»,2004-576с.
  7.  Кацман М.М. Справочник по электрическим машинам. Учебное пособие для ССУЗов – М: «Академия» 2005-480с.
  8.  Кацман М.М. Электрический привод Учебник для ССУЗов М: «Академия» , 2005-384с.
  9.  Кацман М.М. Электрические машины Учебное пособие М: «Академия», 2003-496 с.
  10.  Ковчин С.А., Сабин Ю.А. Теория электропривода Учебник для УЗов. СПб Энерго атом издат. С-Петербургское изд. 2000-496с.
  11.  Москаленко В.В. Электрический привод. Учебное пособие для ССУЗов – М: Мастерство. Высшая школа 2000-368с.
  12.  ПУЭ-Н-т центр по безопасности и промышленности ,2005-584с.
  13.  Соколова Е.М. Электрическое и электромеханическое оборудование. Учебное пособие для ССУЗов – М: Мастерство ,2001-224с.
  14.  Собуть С.В. Пожарная безопасность предприятия Справочное издание : Пожарная книга, 2004-496с.

 

А также другие работы, которые могут Вас заинтересовать

9203. Белки, аминокислоты. Нуклеиновые кислоты 675 KB
  Белки, аминокислоты. Нуклеиновые кислоты. Структура белков, функции белков в клетке, аминокислоты. Нуклеиновые кислоты. Тип урока - изучение нового материала. Цели: Рассмотреть особенности строения белковых молекул, познакомиться с функциями белков...
9204. Белки, аминокислоты. Нуклеиновые кислоты АТФ, АДФ, самоудвоение ДНК, типы РНК 177 KB
  Белки, аминокислоты. Нуклеиновые кислоты. АТФ, АДФ, самоудвоение ДНК, типы РНК Тип урока - интегрированный. Цели: Познакомить учащихся с особенностями строения АТФ Доказать, что АТФ является универсальным источником энергии...
9205. Строение клетки 48.5 KB
  Единство принципа строения. Сходство протекания химических процессов в цитоплазме и ядре (биосинтез белка, репликация ДНК). Единство принципа передачи наследственной информации при делении клетки. Сходное строение мембран. Единство химического состава.
9206. Одномембранные органоиды клетки 50.5 KB
  ЭПС - это система канальцев и цистерн, стенки которых образованы мембраной. Они пронизывают всю цитоплазму. По каналам ЭПС вещества перемещаются в разные части клетки.
9207. Особенности строения и жизнедеятельности бактерий 36 KB
  Размножаются путём деления, которое наступает после удвоения бактериальной хромосомы – кольцевидной ДНК – или после полого процесса протекающего в форме обмена генетическим материалом между особями.
9208. Обмен веществ и превращение энергии в клетке. Обмен веществ и превращение энергии. Пластический и энергетический обмен 45 KB
  Обмен веществ и превращение энергии в клетке. Обмен веществ и превращение энергии. Пластический и энергетический обмен. Тип урока - изучение нового материала. Цели: Познакомить учащихся с понятием обмен веществ в организме...
9209. Обмен веществ и превращение энергии в клетке. Питание клетки. Автотрофы, гетеротрофы. Фотосинтез. Хемосинтез 38.5 KB
  Обмен веществ и превращение энергии в клетке. Питание клетки. Автотрофы, гетеротрофы. Фотосинтез. Хемосинтез. Тип урока - изучение нового материала. Цели: Познакомить учащихся с типами питания живых организмов. Рассмотреть процесс ...
9210. Обмен веществ и превращение энергии в клетке. Ген и его роль в биосинтезе белков Генетический код ДНК. Реакции матричного синтеза 1.88 MB
  Обмен веществ и превращение энергии в клетке. Ген и его роль в биосинтезе белков Генетический код ДНК. Реакции матричного синтеза. Тип урока - изучение нового материала. Цели: Сформировать знания о генетическом коде и его свойствах....
9211. Деление клетки. Формы размножения организмов. Жизненный цикл клетки. Митоз 571 KB
  Деление клетки. Формы размножения организмов. Жизненный цикл клетки. Митоз. Тип урока - изучение нового материала. Цели: Изучить процесс деления клетки путём митоза. Показать основные этапы жизненного цикла клетки Рассмотреть...