Задатчик интенсивности устанавливается на входе САР скорости и предназначен для формирования сигнала. Задатчик интенсивности ограничивает темп нарастания задания на скорость и тем самым обеспечивает, чтобы ускорение и динамический момент электропривода не превышали допустимых значений.

Темп задатчика интенсивности представляет собой величину ускорения электропривода в относительных единицах

А = = (3.60)

Величина ограничения нелинейного элемента

Q = A • T_И; (3.61)

где Т_И - постоянная времени интегратора, примем Т_и = 0,01 с.

Q = 0,252 • 0,01 = 0,00252 c.

При моделировании системы управления мы добиваемся желаемой интенсивности нарастания задающего сигнала путём изменения Q и Т_И.

Структурная схема САР скорости представлена на рис. 3.14.

Результаты моделирования в пакете MatLab 6.5 представлены на рис. 3.15 и 3.16.

Структурная схема собранная в MatLab представлена на рис. 3.17 и 3.18.



Рис. 3.17. Структурная схема модели асинхронного двигателя

Рис. 3.18. Структурная схема системы автоматического регулирования скорости



Рис. 3.15. Момент скорость и задатчик интенсивности при пуске и выходе на номинальную скорость

Рис. 3.16. Потокосцепление и ток по осям OX и OY при пуске и выходе на номинальную скорость



4. Разработка схемы технологической автоматики

4.1 Выбор программируемого контроллера

Программируемые логические контроллеры Twido предназначены для построения относительно простых и недорогих систем автоматического управления и могут использоваться для замены существующих релейно-контактных схем. Семейство включает в свой состав модули центральных процессоров, модули ввода-вывода дискретных и аналоговых сигналов, модуль позиционирования, а также коммуникационные модули.

Контроллеры поддерживают мощную систему команд и способны выполнять логические операции, математические операции с фиксированной и плавающей точкой, поддерживать алгоритмы ПИД регулирования и позиционирования и т.д.

Серия модульных программируемых контроллеров Twido включает в себя пять контроллеров, различающихся производительностью процессора, количеством и типом точек входа / выхода (20 или 40 точек с подключением через винтовую клеммную колодку или разъем HE 10, с релейными или транзисторными (источник / приемник) выходами). К контроллерам можно подключить любой модуль расширения ввода / вывода (из 18-и дискретных и аналоговых модулей). Все модульные контроллеры используют напряжение питания 24 В постоянного тока.

Преимущества модульных контроллеров Twido:

- Модульная конструкция, обеспечивающая подключение от 4 до 7 модулей расширения дискретного или аналогового ввода / вывода к базовому контроллеру.

- Разнообразие дополнительных модулей, обеспечивающее степень гибкости платформ больших контроллеров. К модульным контроллерам TWD LDMA одновременно можно подключить модули картриджа памяти, картриджа часов реального времени, цифрового дисплея или последовательного интерфейса. В последние два модуля можно добавить адаптер второго последовательного порта RS 485 или RS 232C.

- Программное обеспечение TwidoSoft - это простое программирование при помощи инструкций языка Instruction List (STL) или графических объектов языка Ladder (LAD).

Рис. 4.1. Внешний вид модульного контроллера Twido

Для наших целей применяем контроллер TWDLMDA40DTK. Его характеристики:

- напряжение питания - 24 В постоянного тока;

- 24 входа (24 В постоянного тока) с оптронной развязкой, входной ток 7 мА;

- 16 транзисторных выходов, выходной ток 0,3 А;

- память программы на 3000 инструкций;

- возможность подключения до 7 дополнительных модулей расширения.

4.2 Описание процесса технологической автоматики

Продольно-строгально-фрезерный станок 7216Г работает в 2-х режимах: строгальном и фрезерном. Схемой технологической автоматики предусматривается работа станка как в автоматическом, так и в ручном режиме.

Автоматический режим строгания с поднятием резцедержателей суппортов.

Во время автоматической работы стол совершает возвратно-поступательные движения.

Предварительно должен быть включен переключатель SA1 в положение «Автоматическая работа», переключателем SA3 должны быть выбраны в работу необходимые суппорты.

Скорость рабочего хода стола определяется положением потенциометра RP1, обратного хода стола - потенциометром RP2.

Включением кнопки SB5 запускаем цикл. Стол начинает двигаться в сторону рабочего хода, при замыкании конечника SQ3 происходит разгон до номинальной скорости и строгание, при срабатывании индикатора замедления рабочего хода SQ4 начинается торможение стола до пониженной скорости. При замыкании конечного выключателя «Вперед» SQ1 стол полностью останавливается, происходит подъем резцедержателей выбранных суппортов, стол реверсируется и по тахограмме перемещается в сторону обратного хода. При замыкании индикатора начала замедления на обратном ходу SQ6 привод стола совершает торможение по тахограмме, срабатывает конечный выключатель «Назад» SQ2, стол останавливается и происходит опускание резцедержателей выбранных суппортов. Затем происходит подача суппортов на величину подачи (величина подачи определяется механической коробкой подач).

Цикл повторяется до тех пор, пока не сработает конечный выключатель перемещения вертикальных суппортов влево либо бокового суппорта вверх, в зависимости от выбранных суппортов, либо пока не будет нажата кнопка «Стоп автоматического режима строгания» SB6.

После окончания происходит зарядка суппортов (определяется конечными выключателями).

Вход главной блокировки ПЧ:

PWR - ключ-бирка, разрешающая работу станку - KB;

Дискретные входы контроллера:

I0.0 - кнопка «Включение установочного перемещения стола вперед» - SB3;

I0.1 - кнопка «Включение установочного перемещения стола назад» - SB4;

I0.2 - кнопка «Пуск автоматического цикла строгания» - SB5;

I0.3 - кнопка «Стоп автоматического цикла строгания» - SB6;

I0.4 - кнопка «Подача бокового суппорта» - SB7;

I0.5 - кнопка «Зарядка бокового суппорта» - SB8;

I0.6 - кнопка «Подача вертикальных суппортов» - SB9;

I0.7 - кнопка «Зарядка вертикальных суппортов» - SB10;

I1.0 - переключатель режимов работы «Ручной - Автоматический» - SA1;

I1.1 - переключатель выбора рабочих суппортов, положение «Боковой суппорт» - SA2, положение 1;

I1.2 - переключатель выбора рабочих суппортов, положение «Вертикальные суппорты» - SA3, положение 2;

I1.3 - реле давления масла (наличие смазки на направляющих станины - RDM;

I1.4 - конечный выключатель рабочего хода стола «Вперед» - SQ1;

I1.5 - конечный выключатель обратного хода стола «Назад» - SQ2;

I1.6 - индикатор разгона до номинальной скорости при рабочем ходе - SQ3;

I1.7 - индикатор торможения до пониженной скорости при рабочем ходе - SQ4;

I2.0 - индикатор торможения до нуля при рабочем ходе - SQ5;

I2.1 - индикатор торможения до нуля при обратном ходе - SQ6;

I2.2 - аварийный выключатель рабочего хода стола - SQ7;

I2.3 - аварийный выключатель обратного хода стола - SQ8;

I2.4 - конечный выключатель перемещения вертикальных суппортов вправо - SQ9;

I2.5 - конечный выключатель перемещения вертикальных суппортов влево - SQ10;

I2.6 - конечный выключатель перемещения бокового суппорта вверх - SQ11;

I2.7 - конечный выключатель перемещения бокового суппорта вверх - SQ12;

Дискретные выходы контроллера:

Q0.1 - электромагнит подъема резцедержателя левого вертикального суппорта - 1Э;

Q0.2 - электромагнит подъема резцедержателя правого вертикального суппорта - 2Э;

Q0.3 - электромагнит подъема резцедержателя бокового суппорта - 3Э;

Q0.4 - контактор электропривода подачи вертикальных суппортов «Подача» (вправо) - КМ1.1;

Q0.5 - контактор электропривода подачи вертикальных суппортов «Зарядка» (влево) - КМ1.2;

Q0.6 - контактор электропривода подачи бокового суппорта «Подача» (вверх) - КМ2.1;

Q0.7 - контактор электропривода подачи бокового суппорта «Зарядка» (вниз) - КМ2.2;

Q1.0 - контактор электропривода вентилятора двигателя перемещения стола 1М - КМ3;

Q1.1 - пуск двигателя - вход преобразователя;

Q1.2 - фиксированная (пониженная) скорость - вход преобразователя;

Q1.3 - реверс двигателя - вход преобразователя;

Q1.4 - толчковая подача - вход преобразователя;

Q1.2 - резервный выход - вход преобразователя;

Перечень внутренних переменных контроллера:

М1 - активно прямое направление движения станка;

М2 - активно обратное направление движения станка;

4.3 Программа работы

Программа работы системы технологической автоматики написана на языке Ladder Diagram (LAD).

NETWORK 1

// Разрешение работы станку в строгальном режиме

A LI6 // если включен строгальный режим

A LI13 // и есть давление масла

= LM1 // то работа разрешена

NETWORK 2

// Включение вентилятора двигателя

O LM2 // если стол передвигается вперед

O LM3 // или назад

= LO4 // то включается вентилятор

NETWORK 3

// Обработка аналоговых сигналов

L AI1 // загружаем сигнал с задатчика скорости рабочего хода

T AM1 // и переносим его во внутреннюю переменную

L AI2 // загружаем сигнал с датчика скорости стола

T AM2 // и переносим его во внутреннюю переменную

L AI3 // загружаем сигнал с задатчика скорости обратного хода

T AM3 // и переносим его во внутреннюю переменную

NETWORK 4

// Замедление двигателя при рабочем и обратном ходе

O LI53 // если нажат индикатор замедления рабочего хода

O LI54 // или нажат индикатор замедления обратного хода

S LM4 // то стол тормозит по первому запрограммированному закону

O LI55 // если нажат аварийный выключатель «Вперед»

O LI56 // или нажат аварийный выключатель «Назад»

S LM5 // то стол тормозит по второму запрограммированному закону

NETWORK 5

// Работа стола в ручном режиме

AN LI5 // если включен ручной режим

A LI1 // пока нажата кнопка «Включение устан. перем. вперед»

AN LI51 // если не нажат концевой выключатель «Вперед»

AN LI55 // если не нажат аварийный выключатель «Вперед»

= LM2 // то стол перемещается вперед

O // или

AN LI5 // если включен ручной режим

A LI2 // пока нажата кнопка «Включение устан. перем. назад»

AN LI52 // если не нажат концевой выключатель «Назад»

AN LI56 // если не нажат аварийный выключатель «Назад»

= LM3 // то стол перемещается назад

NETWORK 6

// Работа стола в автоматическом режиме

A LI5 // если включен автоматический режим

A LI3 // если запущен автоматический цикл строгания

NETWORK 6

// Работа суппортов в автоматическом и ручном режимах

A LI51 // если нажат концевой выключатель «Вперед»

A LI11 // и выбран в работу боковой суппорт

S LO53 // то поднимаем резцедержатель бокового суппорта

О // или

A LI51 // если нажат концевой выключатель «Вперед»

A LI12 // и выбраны в работу вертикальные суппорты

S LO51 // то поднимаем резцедержатель левого вертикального суппорта

S LO52 // и поднимаем резцедержатель правого вертикального суппорта

О // или

A LI52 // если нажат концевой выключатель «Назад»

A LI11 // и выбран в работу боковой суппорт

R LO53 // то опускаем резцедержатель бокового суппорта

AN LI59 // и если не нажат концевой выключатель «Вверх» перемещения бокового

// суппорта

= LO56 // осуществляем подачу бокового суппорта в течение

// времени остановки

O // или

A LI52 // если нажат концевой выключатель «Назад»

A LI12 // и выбраны в работу вертикальные суппорты

R LO51 // то опускаем резцедержатель левого вертикального суппорта

R LO52 // и опускаем резцедержатель правого вертикального суппорта

AN LI59 // и если не нажат концевой выключатель «Вправо» перемещения вертикальных

// суппортов

= LO54 // осуществляем подачу вертикальных суппортов в течение

// времени остановки

O // или

A LM7 // если закончен цикл строгания

AN LI58 // и не нажат концевой выключатель «Влево» перемещения вертикальных

// суппортов

= LO55 // происходит зарядка вертикальных суппортов

O // или

A LM7 // если закончен цикл строгания

AN LI60 // и не нажат концевой выключатель «Вниз» перемещения бокового суппорта

= LO3 // происходит зарядка бокового суппорта



5. Технико-экономическое обоснование проекта

5.1 Введение

Продольно-строгальные станки применяются в машиностроительной отрасли более 50 лет, многие из них в настоящее время требуют реконструкции. В данном технико-экономическом расчёте производится экономическое обоснование модернизации продольно-строгального станка модели 7216Г, которая заключается в замене физически и морально устаревшего привода механизма главного движения стола на основе двигателя постоянного тока на систему преобразователь частоты - асинхронный двигатель. Вследствие этого работа следующих электроприводов станка исключается в силу ненужности:

- электропривод генератора постоянного тока для двигателя главного движения;

- электромашинный усилитель привода главного движения;

- генератор постоянного тока - возбудитель для двигателя главного движения;

- электропривод подачи стола во фрезерном режиме.

Таким образом, экономический эффект от внедрения частотно-регулируемого электропривода складывается из экономии электроэнергии и снижения эксплуатационных затрат.

По пожеланиям заказчика оборудование, необходимое для реализации проекта, выбрано из каталогов фирмы Schneider Electric, как хорошо себя зарекомендовавшей в области производства оборудования для автоматизации промышленных установок.

В качестве преобразователя частоты предполагается использование преобразователя частоты Altivar 71 фирмы Schneider Electric. Сравнивая стоимости ПЧ серии Altivar 71 с прайсовыми ценами приводов той же мощности фирм АВВ (ACS800) и SIEMENS (Micromaster440) видим, что экономия на приобретении ПЧ составит 5-10%.

Компания Schneider Electric является одним из лидеров на рынке электротехнической продукции и зарекомендовала себя как изготовитель качественных, надежных и высокотехнологичных изделий.

Плавные переходные процессы, обеспечиваемые частотно - регулируемым приводом, приводят к значительному снижению динамических нагрузок в элементах кинематической цепи привода, что позволяет повысить надежность и долговечность работы механического оборудования станка, сократить время простоев из-за неисправностей электрооборудования. Широкий диапазон регулирования скорости вращения ротора приводного электродвигателя позволяет получать любые оптимальные скорости реза заготовки и обратного хода, что в итоге повышает производительность станка и качество обработки металла. Применение современного программируемого контроллера значительно сократит время перенастройки станка на новый вид продукции и повысит гибкость технологического процесса.

В качестве управляющего контроллера используется модульный микроконтроллер Twido фирмы Schneider Electric, так как в силу небольшого объема автоматизации работы станка нет необходимости использовать мощные ПЛК типа S7-300, S7-400 или Premium.

5.2 Капитальные затраты

Капитальные затраты на реализацию проекта состоят из:

1) затрат на приобретение нового оборудования;

2) затрат на монтаж;

3) затрат на пусконаладочные работы;

4) затрат на проектирование;

5) затрат на транспортировку.

Для определения затрат на покупку оборудования была использована заказная спецификация на приобретение оборудования и прайсовые цены производителей на 1 квартал 2012 г.

Таблица 5.1. Затраты на приобретение нового оборудования

№ п/п	Наименование	Кол-во	Стоимость, руб.
1	Шкаф автоматики ША Rittal TS800 800x600x2000	1 шт.	40875,95
	Двигатель асинхронный 4А280S4У3 Pном = 110 кВт, nном = 1470 об/мин	1 шт.	136676,27
3	Преобразователь частоты ATV71HC11N4 Pном=110 кВт, Uном сети ~380-480 В, линейный ток 202 А (при Uпит~380 В), 163 А (при Uпит~480 В), полная мощность 133 кВА, макс линейный ток к.з. 35 кА, макс. ток в устан. режиме 215 А (при Uпит~380 В), макс. переходный ток в течение 60 с - 323 А, 2 с - 355 А, масса 44 кг.	1 шт.	330527,25
4	Интерфейсная карта датчика скорости VW3 A3 407	1 шт.	5728,44
5	Импульсный датчик скорости XCC3912PR48PB	1 шт.	9204,09
6	Тормозное сопротивление VW3 A7 710 Pторм = 25 кВт	1 шт.	122694,29
7	Автоматический выключатель NS250H c расцепителем MA220	1 шт.	51039,33
8	Автоматический выключатель С60N	2 шт.	143,51
9	Сетевой контактор LC1 F185 M5 Uупр ~ 220 В	1 шт.	20562,19
10	ПЛК 24 вх/16 вых модульный Twido TWDLMDA40DTK	1 шт.	27008,09
11	Кнопка управления XB6AW1B1B 1НО+1НЗ	10 шт.	6475,04
12	Выключатель конечный XCKJ10541 металл. 1НО+1НЗ	12 шт.	23043,62
13	Ключ-бирка XB6AGC5B 1НО+1НЗ	1 шт.	1 149,79
14	Переключатель на 2 пол. с фиксацией K2D002WLH	2 шт.	4 107,47
15	Интерфейсное реле Uупр = 24B CA3KN223ZD 2НО+2НЗ	13 шт.	5 441,42
16	Потенциометр ZB4BD912 0…+10В	2 шт.	1 681,12
17	Клеммники ZDU2,5 разных цветов	100 шт.	3 227,30
18	Монтажный комплект	1 шт.	23 950,28
	ИТОГО по оборудованию		813 535,47

2. Определение затрат на монтаж

Определение затрат на монтаж опирается на территориальные сметные нормативы Свердловской области 2001 г., сборник №8 «Электротехнические установки».

Таблица 5.2. Стоимость монтажных работ

№ п/п	ТЕРм	Наименование работ	ед. изм.	кол-во	стоимость за ед., руб.	общая стоимость, руб.
1	ТЕРм08-03-572-07	Демонтаж. Блок управления шкафного исполнения или распределительный пункт (шкаф), устанавливаемый на полу, высота и ширина до 1700х1100 мм	шт	1	1 248,38	1 248,38
2	ТЕРм08-03-572-07	Блок управления шкафного исполнения или распределительный пункт (шкаф), устанавливаемый на полу, высота и ширина до 1700х1100 мм	шт.	1	4 161,27	4 161,27
3	ТЕРм08-03-574-05	Разводка по устройствам и подключение жил кабелей или проводов внешней сети к блокам зажимов и к зажимам аппаратов и приборов, установленных на устройствах. Кабели или провода, сечение до 95 мм2	шт.	4	6 166,62	24 666,47
Продолжение табл. 5.2
№ п/п	ТЕРм	Наименование работ	ед. изм.	кол-во	стоимость за ед., руб.	общая стоимость, руб.
4	ТЕРм08-03-481-07	Установка машин. Машина со щитовыми подшипниками, поступающая в собранном виде, устанавливаемая на салазках, раме или металлической плите, масса, до 1,2 т.	шт.	1	6 477,26	6 477,26
		Итого по ценам 2012 г.:				36 553,39
		Кроме того НДС 18%				6 579,61
		Итого:				43 133,00



Таблица 5.3. Затраты на пусконаладочные работы

№\ п/п	ТЕРп	Наименование работ	ед. изм.	кол-во	стоимость за ед., руб.	общая стоимость, руб.
1	ТЕРп01-08-022-01	Преобразователь частоты напряжением до 1 кВ двухзвенный, ток до 200 А	шт.	1	44 492,26	44 492,26
2	ТЕРп01-03-002-06	Выключатель трехполюсный напряжением до 1 кВ: с электромагнитным, тепловым или комбинированным расцепителем, номинальный ток до 600 А	шт.	1	459,46	459,46
3	ТЕРп01-07-001-01	Электродвигатель асинхронный с короткозамкнутым ротором, напряжением до 1 кВ	шт.	1	413,14	413,14
4	ТЕРп02-01-001-07	Автоматизированная система управления I категории технической сложности с количеством каналов 40	шт.	1	43 435,50	43 435,50
		Итого по ценам 2012 г.:				88800,34
		Кроме того НДС 18%				15984,06
		Итого:				104784,40

Расчёт стоимости электромонтажных и пусконаладочных работ произведён с помощью программного продукта «Гранд-Смета».

4. Расчет затрат на проектирование

При расчете стоимости проектирования была использована система окладов ИТР. Расчет сделан на группу инженеров из 2 человек. Проектирование и подготовка документации производится в течение 4 рабочих недель.

Заработная плата ведущего инженера проектного отдела - 36 000 руб.

Заработная плата инженера проектного отдела I категории - 30 000 руб.

ЕСН = 30%

Уральский коэффициент = 15%

(5.1)

5. Транспортные расходы

В связи с тем, что поставку оборудования и сборку НКУ осуществляла фирма ООО «НПО Энергоавтоматика», которая является официальным интегратором фирмы-производителя Schneider Electric, а общая стоимость поставки оборудования превышает 100000 рублей, то в соответствии с договорными отношениями транспортные расходы включены в стоимость оборудования.

Суммарные капитальные затраты:

руб., (5.2)



где K_об - капитальные затраты на оборудование, руб.;

K_м - капитальные затраты на монтаж, руб.;

K_пн - капитальные затраты на пусконаладку, руб.;

K_п - капитальные затраты на проетирование, руб.

5.3 Расчет эксплуатационных расходов

Эксплуатационные расходы состоят из:

1) амортизационных отчислений;

2) затрат на обслуживающий персонал;

3) затрат на электроэнергию.

1. Расчет амортизационных отчислений

Расчет амортизационных отчислений производится линейным способом

руб./год (5.3)

где K - суммарные капитальные затраты;

Н_А - норма амортизации при сроке эксплуатации 10 лет.

2. Расчет затрат на заработную плату обслуживающему персоналу

Расчет затрат на ремонт и техобслуживание складывается из заработной платы ремонтного персонала и оплаты материалов, необходимых для ремонта. Данные, приведенные в этом разделе, основаны на правилах планово-профилактических ремонтов (ППР), одинаковых для всех предприятий и графиков ППР для станка 7216Г данного предприятия.

Ремонт оборудования осуществляется электриком шестого разряда с часовой тарифной ставкой С_ч=90 руб./час согласно тарифной сетки, установленной руководителем предприятия.

В затратах на ремонт и обслуживание учитывается количество текущих (Т), средних (С) и капитальных (К) ремонтов в течение всего срока службы лет Т_с = 10 лет и трудоемкость ремонтов

Таблица 5.4. Трудоёмкость ремонтов

Оборудование	Количество ремонтов Т-С-К	Трудоемкость ремонтов Т-С-К, чел.•ч	Суммарная трудоемкость ремонта, чел.•ч
Асинхронный двигатель	20-2-1	2-4-10	58
Преобразователи частоты	4-2-1	2-4-10	26
Двигатель постоянного тока	40-5-1	4-4-10	110

Затраты на зарплату электрика за год на ремонт оборудования:

руб., (5.4)

где T_? - суммарная трудоёмкость ремонта, чел.•ч;

С_Ч - часовая тарифная ставка, руб./ч;

k_соц - единый социальный налог;

k_р - уральский коэффициент;

T_с - срок службы.

Рассчитываем затраты на электроэнергию:

З_эл1=Т_р·Ц_э·Q₁, (5.5)

где Т_р - годовой фонд рабочего времени, ч;

Ц_э = 2,524 - цена за 1 кВт·ч электроэнергии, руб.;

Q₁ - энергия, потребляемая за час, кВт/ч.

T_p = ((Д - Д_вых - Д_пр)·S·h - Д_пр·t_H) ·(1 - Р_пр/100), (5.6)



где Д - количество дней в году; h - количество часов в смене; Д_пр - количество праздничных дней; t_H - время сокращения работы в предпраздничный день; S - количество рабочих смен; Р_пр - процент простоя оборудования, %; Д_вых - количество выходных дней;

Д = 365; h = 8; Д_пр=13; t_H = 1 ч; S = 2; Д_вых=101; Р_пр=5% - новое оборудование. Тогда: Т_р =((365 - 101 - 13₎·2·8 - 13·1) ·(1 - 5/100) = 3802,85 ч

Энергия, потребляемая станком за час:

, (5.7)

где Q_цп1 = 110 кВт/ч; - энергия, потребляемая электроприводом за один час работы оборудования, кВт/ч; з_дв - коэффициент полезного действия двигателя; з_пр - коэффициент полезного действия преобразователя; K_з - коэффициент загрузки. Коэффициент загрузки определяется производственной инструкцией, технологической картой, зависит от сортамента оборудования и составляет в среднем 0,7. з_дв = 0,9; з_пр = 0,97; Ц_э = 2, 524 руб. (по тарифу для ООО «ПТЦ»).

кВт/ч, (5.8)

где Q₁ - энергия, потребляемая за час, кВт/ч;

Q_цп1 - энергия, потребляемая электроприводом за один час работы оборудования, кВт/ч;

з_дв - коэффициент полезного действия двигателя;

з_пр - коэффициент полезного действия преобразователя;

K_з - коэффициент загрузки.

Расход электроэнергии за год:



где Т_р - годовой фонд рабочего времени, ч;

Ц_э = 2,524 - цена за 1 кВт·ч электроэнергии, руб.;

Q₁ - энергия, потребляемая за час, кВт/ч.

Суммарные эксплуатационные расходы:

руб., (5.9)

где З_З1 - затраты на зарплату электрика за год, руб.;

С_A - амортизационные отчисления, руб.;

З_эл1 - расход электроэнергии за год, руб.

Рассчитываем суммарные эксплуатационные расходы для старого оборудования:

Затраты на зарплату электрика за год на ремонт оборудования:

руб.,

где T_? - суммарная трудоёмкость ремонта, чел.•ч;

С_Ч - часовая тарифная ставка, руб./ч;

k_соц - единый социальный налог;

k_р - уральский коэффициент;

T_с - срок службы.

Расход электроэнергии за год:

З_эл2=Т_р·Ц_э·Q₂,

где Т_р - годовой фонд рабочего времени, ч;

Ц_э = 2,524 - цена за 1 кВт·ч электроэнергии, руб.;

Q₂ - энергия, потребляемая за час, кВт/ч

кВт/ч,

где Q_цп1 = 160 кВт/ч - энергия, потребляемая электроприводом за один час работы оборудования, кВт/ч;

з_дв = 0,85 - коэффициент полезного действия двигателя;

Кз = 0,7 - коэффициент загрузки.

Расход электроэнергии за год:

кВт·руб.,

где Т_р - годовой фонд рабочего времени, ч;

Ц_э = 2,524 - цена за 1 кВт·ч электроэнергии, руб.;

Q₂ - энергия, потребляемая за час, кВт/ч.

Суммарные эксплуатационные расходы:

руб., (5.10)

где З_З - затраты на зарплату электрика за год, руб.;

З_эл - расход электроэнергии за год, руб.

5.4 Расчет экономической эффективности

Экономическая эффективность внедрения частотно-регулируемого электропривода определяется как разность суммарных эксплуатационных расходов на техническое обслуживание станка с электроприводом постоянного тока и аналогичных эксплуатационных расходов на станок с частотным электроприводом и определяется по формуле:

руб., (5.11)

где З_тз2 - суммарные эксплуатационные расходы старого оборудования, руб.;

З_тз - суммарные эксплуатационные расходы нового оборудования, руб.

Срок окупаемости частотно-регулируемого электропривода:

, (5.12)

где K_? - капитальные затраты, руб.;

ДЗ_тз - экономическая эффективность, руб.

5.5 Выводы

1. Модернизация продольно-строгально-фрезерного станка 7216Г позволяет:

- снизить энергопотребление;

- сократить затраты на техническое обслуживание и ремонт;

- уменьшить износ оборудования вследствие плавности переходных процессов.

2. Срок окупаемости составляет приблизительно 3,39 года, что при сроке службы 10 лет является приемлемым.

Таблица 5.5. Таблица технико-экономических показателей

Экономические показатели	Ед. изм.	Старое оборудование	Новое оборудование
1. Капитальные затраты:
а). Расходы на приобретение оборудования	руб.	-	813 535,47
б). Затраты на монтаж	руб.	-	43 133,00
в). Затраты на пусконаладочные работы	руб.	-	104 784,40
г). Затраты на проектирование	руб.	-	98 670,00
д). Затраты на транспортировку	руб.	-	-
Итого капитальные затраты:	руб.	-	1 060 122,88
2. Эксплуатационные расходы
а). Амортизацинные отчисления	руб./год	-	106 012,29
б). Затраты на ремонт оборудования	руб./год	1 480,05	1 130,22
в). Затраты на электроэнергию	руб./год	1 264 684,31	846 578,30
Итого эксплуатационные расходы	руб./год	1 266 164,36	953 720,51
3. Экономия электроэнергии	руб./год	-	418 106,01
4. Годовой экономический эффект от внедрения	руб./год	-	312 443,85
5. Срок окупаемости	лет	-	3,39



Заключение

В данном проекте приводится расчет электропривода механизма перемещения стола продольно-строгально-фрезерного станка 7216Г и системы автоматического управления перемещением стола.

В пояснительной записке приводится описание технологического процесса, выбор двигателя и расчет нагрузочной диаграммы, выбор преобразователя, разработка и расчет системы автоматического регулирования, моделирование двукратно интегрирующей САР скорости, разработка схемы автоматического управления механизма движения стола продольно-строгально-фрезерного станка 7216Г. Также приводится анализ экономической целесообразности, безопасности и экологичности проекта, из которого следует, что данный проект экономически выгоден и при выполнении всех вышеизложенных рекомендаций безопасен.

Библиографический список

1. Шрейнер Р.Т. Математическое моделирование электроприводов переменного тока с полупроводниковыми преобразователями частоты Екатеринбург: УРО РАН, 2000. 654 с.

2. Соколов М.М. Автоматизированный электропривод общепромышленных механизмов. Изд. 3-е, переработ. И доп., М.: «Энергия», 1976.

3. Ключев В.И., Терехов В.М. Электропривод и автоматизация общепромышленных механизмов: Учебник для вузов. - М.: «Энергия», 1980.

4. Ключев В.И. Теория электропривода: Учебник для вузов. - М.: Энергоатомиздат, 1985.

5. Копылов И.П. Математическое моделирование электрических машин: Учебник для вузов. - 3-е изд., перераб. и доп. - М.: Высш. шк., 2001.

6. Асинхронные двигатели серии 4А: Справочник / А.Э. Кравчик, Е.А. Соболенская. - М.: Энергоиздат, 1982.

7. Справочник по электрическим машинам: в 2 т. Т 2 /Под общ. ред. И.П. Копылова, Б.К. Клюкова. - М.: Энергоатомиздат, 1989.

8. Справочник по автоматизированному электроприводу / Под ред. В.А. Елисеева и А.В. Шинянского.-М.: Энергоатомиздат, 1983.

9. Трофимов А.М. Металлорежущие станки. - М.: Машиностроение, 1979.

10. Организационно-экономическое обоснование конструкторско-технологических проектов в условиях рыночной экономики: Методические
указания по дипломному проектированию / Состав. С.П. Павлов, В.А. Сорокин. Екатеринбург: УГТУ, 1995. 39 с.

Размещено на Allbest.ru