Электропривод и автоматизация вакуумной дуговой печи и системы автоматизации процесса плавки

1.  ТЕХНОЛОГИЧЕСКИЙ ПРОЦЕСС И КОНСТРУКТИВНЫЕ ОСОБЕННОСТИ ВАКУУМНОЙ ДУГОВОЙ ПЕЧИ
2. ФОРМУЛИРОВКА ТРЕБОВАНИЙ К ЭЛЕКТРОПРИВОДУ И ВЫБОР ТИПА ЭЛЕКТРОПРИВОДА
3. РАСЧЕТ И ВЫБОР ЭЛЕКТРОДВИГАТЕЛЯ И ПРЕОБРАЗОВАТЕЛЬНОГО АГРЕГАТА
4. РАЗРАБОТКА СИСТЕМЫ АВТОМАТИЧЕСКОГО РЕГУЛИРОВАНИЯ (САР)
5. РАСЧЕТ ПАРАМЕТРОВ СИСТЕМЫ АВТОМАТИЧЕСКОГО РЕГУЛИРОВАНИЯ
6. РАЗРАБОТКА СИСТЕМЫ ТЕХНОЛОГИЧЕСКОЙ АВТОМАТИКИ
7. ТЕХНИКО-ЭКОНОМИЧЕСКОЕ ОБОСНОВАНИЕ ПРОЕКТА
8. БЕЗОПАСНОСТЬ И ЭКОЛОГИЧНОСТЬ ПРОЕКТА
ЗАКЛЮЧЕНИЕ
Развитие ряда отраслей промышленности в последние десятилетия оказалось бы невозможным без применения металлов, использовавшихся ранее лишь в небольших количествах, а также резкого улучшения свойств рядовых металлов и сплавов. Производство титана, широко применяемого в авиационной и судостроительной промышленности, гафния, урана, циркония, тантала, нашедших применение в атомной технике, а также молибдена, ниобия, шарикоподшипниковых, нержавеющих, жаропрочных, конструкционных и других марок стали достигло промышленных масштабов в весьма короткий отрезок времени.
Высокая химическая активность перечисленных металлов исключает проведение плавки на воздухе, а для многих из них – и в контакте с керамической или графитовой футеровкой; обязательным требованием к оборудованию явилось исключение возможностей загрязнения металла. Проблема отсутствия контакта с воздухом решается созданием в герметичной системе разряжения или нейтральной атмосферы.
Наиболее прогрессивным направлением, получившим распространение как за рубежом, так и в нашей стране все больше становится переплав металла в дуговых вакуумных печах. Для повышения их производительности постоянно ведется разработка новых технологий плавления, а также имеет место модернизация старых установок. Наблюдается четкая тенденция к увеличению мощности дуговых вакуумных печей, повышению их производительности, прежде всего, за счет полной автоматизации процесса плавки. Разрабатываются и активно внедряются новые, быстродействующие системы управления.
Требования современной металлургии к вакуумным дуговым печам для выплавки слитков можно разделить на две группы. К первой относятся требования, связанные с процессом плавления металла, в частности удаление летучих примесей и растворенных газов, удаление неметаллических включений, легирование. Ко второй группе относятся требования, связанные с получением наиболее благоприятной структуры слитка с минимальным количеством макро- и микродефектов, созданием возможностей управления процессом кристаллизации, определяющим такие важнейшие свойства металла, как прочность, пластичность, склонность к коррозии и др. Эти требования по существу можно считать и специфическими требованиями к конструкции печи.
Как и другие виды современного плавильного оборудования, вакуумная дуговая печь в целом должна быть удобной в обслуживании, обеспечивать высокую степень механизации и автоматизации процесса, а также полную безопасность персонала.

Целью дипломного проекта было спроектировать электропривод штока-электрододержателя вакуумной дуговой печи №25 ОАО «МЕЧЕЛ» и систему автоматизации процесса плавки.
В процессе проектирования была собрана информация о механизме, приведены его технические характеристики. Описано назначение и работа проектируемого механизма, его технологические характеристики. Составлены требования, предъявляемые к электроприводу.
В качестве приводного был выбран электродвигатель постоянного тока типа ПБСТ-53 МУХЛ4, номинальной мощностью 4,8 кВт.
В качестве источника питания выбран комплектный тиристорный преобразователь со встроенной системой управления электроприводом типа SIMOREG DC MASTER фирмы SIEMENS, подключенный к сети переменного тока 380 В, 50 Гц через силовой понижающий трансформатор типа ТСЗП-16/0,7-УХЛ4. Приведена электрическая принципиальная схема силовых цепей электропривода.
Проведена проверка электродвигателя по нагреву и перегрузочной способности. Построены экспериментальные нагрузочная диаграмма и тахограмма.
Была разработана однозонная двухкратноинтегрирующая система автоматического управления скоростью электропривода. Проведен синтез регуляторов тока, скорости и тока возбуждения. Составлены структурная и функциональная схемы системы автоматического управления электропривода. Произведено параметрирование преобразователя с целью задания параметров системы регулирования.
Разработана система технологической автоматики по управлению плавкой в вакуумной дуговой печи. Элементная база выбрана на основе программируемого контроллера SIMATIC S7-400. Разработан алгоритм рабочей программы регулятора длины межэлектродного промежутка.
Проведены технико-экономические расчёты. Проведён сравнительный эффекта от внедрения разработанного оборудования и определена экономическая целесообразность технических решений дипломного проекта.
Были рассмотрены вопросы безопасности и экологичности проектируемого механизма. Даны характеристики источников вредных и опасных факторов, их нормативные показатели, параметры, описаны действия, оказываемое ими на организм человека, и меры, принимаемые к их устранению. Были затронуты вопросы пожаро- и взрывоопасности печи, рассмотрена экологичность проекта. Описаны чрезвычайные ситуации и перечень необходимых мер по их ликвидации.
Спроектированный электропривод штока-электрододержателя вакуумной дуговой печи по своим техническим возможностям соответствует требованиям по производительности, быстродействию, надёжности и экологически безопасен.
Дипломный проект может быть использован при разработке рабочей документации электропривода при реконструкции вакуумных дуговых печей №24, 25 ОАО «МЕЧЕЛ» и реального внедрения в производство.

Чертежи + записка!