CC BY
17
well as the environmental impact on the atmospheric air, water basin and soil has been performed. It has been established that the maximum impact is exerted by the life cycle of bioen-ergy plants, and when fuel combustion is taken into account - by mini-CHP with diesel engines. These studies can be useful when choosing the type of engine when designing a mini-CHP, taking into account the environmental factor.
Key words: mini CHP, life cycle, environmental assessment, gas piston engine, diesel engine, biogas plant.
Sosnina Elena Nikolaevna, doctor of technical sciences, professor, sosnyna@yandex. ru, Russia, Nizhny Novgorod, Nizhny Novgorod State Technical University n.a. R.E. Alekseev,
Masleeva Olga Vladimirovna, candidate of technical sciences, docent, ovm1552@yandex.ru, Russia, Nizhny Novgorod, Nizhny Novgorod State Technical University n.a. R.E. Alekseev,
Kryukov Evgeny Valeryevich, candidate of technical sciences, docent, kryu-kov@nntu.ru, Russia, Nizhny Novgorod, Nizhny Novgorod State Technical University n.a. R.E. Alekseev,
Erdili Natalya Igorevna, postgraduate, erdili. ni@yandex. com, Russia, Nizhny Novgorod, Nizhny Novgorod State Technical University n.a. R.E. Alekseev
УДК 62-523.2 DOI: 10.24412/2071-6168-2021-4-214-219
РЕКОНСТРУКЦИЯ МНОГОДВИГАТЕЛЬНОГО ЭЛЕКТРОПРИВОДА ТЯНУЩЕ-ПРАВИЛЬНОЙ МАШИНЫ
К.В. Лицин, А.В. Цуканов
Выполнена реконструкция многодвигательного электропривода тянуще-правильной клети машины непрерывного литья заготовок №2 в условиях электрослеп-лавильного производства АО «Уральская Сталь» (г. Новотроицк, Оренбургская обл.). Разработана система управления электроприводом, позволяющая уменьшить растягивающие усилия в слитке при его вытягивании из кристаллизатора, а также система автоматического регулирования системой из двух электроприводов. Управление разработанной системой автоматического регулирования осуществляется по принципу «ведущий-ведомый» на основе известных усилий вытягивания. Выполнено моделирование математической модели в среде Simulink, в программе MATLAB. Произведен анализ графиков, полученных при моделировании динамических режимов, технико-экономический расчёт, подтверждающий целесообразность капиталовложений в проект по реконструкции. Подсчитан экономический эффект реконструкции, который составит около 1,5 млн рублей при сроке окупаемости равным один год.
Ключевые слова: тянуще-правильная машина, слиток, преобразователь частоты, электропривод, векторное управление.
К настоящему времени сталь так и остается одним из основных конструкционных материалов во всём мире. Самым популярным процессом производства стальных заготовок является непрерывное литьё [1-5].
214
Конструкция машин непрерывного литья заготовок, а также сама технология непрерывной разливки стали находится в постоянном совершенствовании в направлении повышения качества получаемой продукции и КПД каждой машины. На качество непрерывнолитых заготовок влияет очень много различных факторов [3]. Так, одним из таких факторов можно назвать схему приложения к слитку тянущих усилий, формирующуюся энергосиловыми параметрами настройки электропривода тянуще-правильной машины (ТПМ).
Основное предназначение тянуще-правильной машины - это транспортировка затравки в кристаллизатор, последующее удержание затравки в позиции пуска до начала разливки. Далее происходит вытягивание затравки и правка заготовки [6].
В данный момент актуальными задачами являются разработка системы управления электроприводами тянущих роликов в целях уменьшения растягивающих усилий в слитке, определение значений реальных усилий, формируемых в слитке при его вытягивании из кристаллизатора [7].
Целью данной статьи является реконструкция системы автоматического многодвигательного электропривода тянуще-правильной машины МНЛЗ № 2, которая функционирует в электросталеплавильном цехе АО «Уральская Сталь» (г. Новотроицк, Оренбургская обл.).
Описание установки и предлагаемая модернизация. ТПМ МНЛЗ № 2 представляет собой систему клетей в зоне вторичного охлаждения. Тянуще-правильная машина включает в себя семнадцать секций, в том числе нулевую, которая находится непосредственно под кристаллизатором. Все секции, начиная с 4-й по 16-ю оснащены электроприводами. У секций «6,7,8,9,12-16» приводным является только верхний ролик, в то время как у остальных как верхние, так и нижние. Ролики обеспечивают необходимое давление на заготовку в процессе вытягивания, а также на затравку, в момент подачи в кристаллизатор. Верхние и нижние гидроцилиндры прижима создают необходимое давление [8].
На рис. 1 представлена кинематическая схема одной тянуще-правильной
клети.
Рис. 1. Кинематическая схема тянуще-правильной клети: 1 — электродвигатели; 2 — планетарно-цилиндрический редуктор; 3 — шпидели; 4 — слиток; 5 и 6 — гидроцилиндры прижима верхних и нижних роликов;
7 и 8 — верхний и нижний ролик
По результатам исследований [9,10] к многодвигательному электроприводу ТПМ предъявляют следующие требования: плавный пуск и торможение;
плавное регулирование частоты вращения двигателей;
установленная частота вращения должна автоматически поддерживаться с высокой точностью;
синхронизация скоростей вращения электроприводов, участвующих в вытягивании непрерывнолитого слитка;
распределение нагрузки между двигателями; движение в обоих возможных направлениях.
Основным требованием, предъявляемым к электроприводу тянуще-правильной клети, является высокая точность поддержания заданной скорости и момента, что может быть достигнуто только при векторном управлении с датчиком обратной связи по скорости.
В основе векторного управления лежит формирование диаграммы изменения фазных напряжений АД с помощью широтно-импульсной модуляции в функции напряжений управления, заданных в системе координат d, q, ориентированной по вектору потокосцепления ротора [10,11].
Одной из задач электропривода ТПМ является управление загрузкой каждого электропривода, при чем нагрузка должна распределяться равномерно
Решить поставленную задачу можно путем внедрения системы «ведущий-ведомый». При нарушении механической связи исключается ускорение ведомых электроприводов.
Система действует по следующему алгоритму:
одинаковая система регулирования всех приводов (с индивидуальным регулятором скорости и обратной связью от датчика скорости);
управление соотношением моментов приводов выполняется на уровне регулируемых ограничений, по величине момента ведущего привода.
На рис. 2 представлена функциональная схема данной системы.
Рис. 2. Функциональная схема распределения нагрузки: РС1 и РС2 — регуляторы скорости; БУМ1 и БУМ2 — блоки управления моментом; М1 и М2 — электродвигатели; ИО1 и ИО2 — исполнительные органы;
ДС1 и ДС2 — датчики скорости; кет — коэффициент соотношения моментов
В программе MATLAB собрана модель САР двух электроприводов взаимосвязанных через слиток, представленная на рис. 3.
Система управления построена по принципу подчинённого регулирования параметров асинхронного электродвигателя и содержит два канала управления: потокос-цеплением ротора и угловой скоростью электродвигателя.
График, представленный на рис. 4, отражает поведение системы при пуске под нагрузкой (со слитком в валках клети).
При распределении нагрузки могут возникать некоторые проблемы. В основном это связано с тем, что у двигателя может быть разная механическая жесткость. Также частой проблемой является несовпадение узлов передаточных механизмов [12, 13].
Поэтому для предотвращения неполадок были промоделированы оба случая. В результате были получены графики, представленный на рис. 5. По графику видно, что электропривод справляется с поставленными задачами. Стоит заметить, что в ходе исследования электродвигатели эксперимента имели одинаковую нагрузку на валу.
Уповая скорость
Рис. 3. Математическая модель САР двух взаимосвязанных электроприводов
1 1 1 М (Ни) 1 1 1
м(рад/сК
| 1 1 1 1 • (с)
10 12
Рис. 4. Пуск под нагрузкой
1« 18
■ 1 1 1 1 1 1 I 1 1
М: (Ни) Мз СН-м] ю(рад/с)
.......................V....................-
I | 1 1(с)
Рис. 5. Графики, отражающие работу системы распределения нагрузки
217
Выводы.
В целом, анализируя полученные графики можно сделать вывод о том, что переходные процессы выполняются с заданным темпом, а перерегулирование не превышает допустимых значений, значительных просадок по скорости не наблюдается, следовательно, спроектированная САР удовлетворяет требованиям, предъявляемым к рассматриваемому в данной работе электроприводу.
По результатам расчётов можно сделать вывод о том, что капиталовложения в реконструкцию электропривода окупятся уже примерно через год. Так при капиталовложении в 1473309 руб., затраты на заработную плату основных рабочих и плата за электроэнергию за год сократятся на 1417641 руб. Исходя из этого следует, что проект по реконструкции целесообразен с экономической точки зрения.
Список литературы
1. Еронько С.П., Быковских С.В. Разливка стали. Оборудование. Технология. К.: Техника, 2003. 216 с.
2. Исследование распределения моментов вытягивания слитка по электроприводам тянущих роликов машины непрерывного литья заготовок / С.И. Лукьянов [и др.] // Известия вузов. Электромеханика. 2009. № 1. С. 32-37.
3. Электропривод машин непрерывного литья заготовок. Марголин Ш.М. М.: Металлургия, 1987. 279 с.
4. Ковальчук Т.В., Гусев А.А., Лицин К.В. Исследование электропривода системы подачи шлакообразующей смеси в кристаллизатор машины непрерывного литья заготовок // Известия высших учебных заведений. Электромеханика. 2018. Т.61, № 5. С. 38-43.
5. Лицин К.В., Царуш К.А Модернизация электропривода устройства подачи слябов на продольную порезку в условиях сталеплавильного производства АО "Уральская Сталь" // Черная металлургия: Бюл. ин-та «Черметинформация». 2018. № 5. С. 5458.
6. Гребеник В.М., Иванченко Ф.К., Ширяев В.И. Расчет металлургических машин и механизмов. К.: Высшая школа, 1988. 448 с.
7. Целиков А.И. [и др.] Машины и агрегаты металлургических заводов. в 3 т. Т. 2. Машины и агрегаты сталеплавильных цехов. М.: Металлургия, 1988. 432 с.
8. Басков С.Н., Лицин К.В., Радионов А.А. Определение углового положения ротора синхронного двигателя в режиме векторно-импульсного пуска // Вести высших учебных заведений Черноземья. 2014. № 4. С. 3-8.
9. Шаповалов А.Н. Расчет параметров непрерывной разливки стали: Методические указания для выполнения курсовой работы по дисциплине «Разливка стали и специальная металлургия». «Металлургия». Новотроицк, НФ НИТУ «МИСиС», 2013. 56 с.
10. Лицин К.В., Басков С.Н. Система векторно-импульсного пуска высоковольтного синхронного двигателя с ограничением пусковых токов // Вестник МЭИ. М.: Национальный исследовательский университет "МЭИ". №3. 2019. С. 62 - 69.
11. Виноградов А. Б. Векторное управление электроприводами переменного тока / ГОУВПО «Ивановский государственный энергетический университет имени В.И. Ленина». Иваново, 2008. 298 с.
12. Управление соотношениями моментов механически взаимосвязанных электроприводов [Электронный ресурс]. URL: http://www.driveka.ru (дата обращения: 10.02.2021).
13. Ящура А.И. Система технического обслуживания и ремонта общепромышленного оборудования. Справочник. М.: МЦ ЭНАС, 2006. 360 с.
218
Лицин Константин Владимирович, канд. техн. наук, доцент, k. liisinaramhler.ru, Россия, Новотроицк, Национальный исследовательский технологический университет «Московский институт стали и сплавов» (Новотроицкий филиал),
Цуканов Андрей Витальевич, студент, 03-06-2000@mail.ru, Россия, Новотроицк, Национальный исследовательский технологический университет «Московский институт стали и сплавов» (Новотроицкий филиал)
RECONSTRUCTION OF THE MULTI-MOTOR ELECTRIC DRIVE OF THE DRA WING
AND STRAIGHTENING UNIT
K. V. Litsin, A. V. Tsukanov
Reconstruction of the multi-motor electric drive for pulling the straightening machine. An automatic control system for the electric drive was developed. The mathematical model was simulated in the Simulink environment, in the MATLAB program. The analysis of the graphs obtained in the simulation of dynamic modes is carried out. A feasibility study was carried out, confirming the feasibility of investing in the reconstruction project.
Key words: electric motor, pull-straightening machine, frequency converter, electric drive, vector control.
Litsin Konstantin Vladimirovich, candidate of technical sciences, docent, k. litsina ramhler. ru, Russia, Novotroitsk, National University of Science and Technology «MISiS» (Novotroitsk bhanch),
Tsukanov Andrey Vitalievich, student, 03-06-2000@mail. ru, Russia, Novotroitsk, National University of Science and Technology «MISiS» (Novotroitsk bhопсc)
УДК 691.3.011.3.001.24 DOI: 10.24412/2071-6168-2021-4-219-225
ИНДУКТИВНОСТЬ ШЕСТИПРОВОДНОЙ КАБЕЛЬНОЙ ЛИНИИ
Ю.М. Горбенко, В.В. Кирюха
Рассмотрена задача по определению параметров шестипроводной кабельной линии. Получены приближенные и точные формулы определения индуктивности трех вариантов расположения проводов шестипроводной однофазной линии, выполненной одножильными кабелями, а также тремя трехжильными.
Ключевые слова: кабельные линии, одножильные кабели, трехжильные кабели, индуктивность, индуктивность на единицу длины, индуктивное сопротивление.
Переносные испытательные устройства проверки судовой токовой защиты [1] комплектуются штатными соединительными проводами. Из-за наличия больших токов используются многопроводные системы проводов (кабелей), соединенных параллельно. Определение индуктивности таких систем рассмотрено в работах [1, 2, 3, 4, 5] для ряда вариантов расположения и числа проводов. Однако при конструировании устройств проверки токовой защиты возникла необходимость рассмотрения и других разновидностей размещения.
