Схема автоматического регулирования продолжительности выпечки с коррекцией по температуре во второй зоне пекарной камеры

Проверить, существуют ли контура зануления для ПЧ и электродвигателя.

Измерить сопротивление изоляции электродвигателя. Сопротивление изоляции должно быть больше 100 МОм. В противном случае заменить электродвигатель.

Проверить, соединен ли экран силового кабеля со специальным зажимом на преобразователе VLT с корпусом управляющего устройства. Проверить, не превышает ли длина силового кабеля предельную. Длина силового кабеля должна быть меньше 150 м.

Ввести или проверить при помощи пульта управления правильно ли введена программа управления.

Проверить наличие предохранителей между питающей сетью и преобразователем VLT. Удостовериться в их исправности, измерив их сопротивление.

Преобразователь частоты VLT5003 имеет развитую систему диагностирования. Все сообщения о состоянии ПЧ делятся на сообщения: о состоянии, об аварии и предупреждения.

Сообщения о состоянии:

запуск по часовой стрелке / против часовой стрелки;

снижение выходной частоты ПЧ до установленного значения;

увеличение выходной частоты ПЧ до установленного значения;

сигнал обратной связи ниже установленного;

сигнал обратной связи выше установленного;

выходная частота ниже установленной;

выходная частота выше установленной;

выходной ток выше номинального;

режим разгона или торможения;

толчковый режим, дистанционное управление;

регулирование перенапряжения и т. д..

Сообщения об аварии:

перенапряжение в инверторе при торможении;

напряжение в промежуточной цепи инвертора ниже предельного;

напряжение в промежуточной цепи инвертора выше предельного;

протекаемый в инверторе длительное время ток выше допустимого;

температура двигателя выше допустимой;

термометр сопротивления, расположенный в двигателе, отключен;

момент двигателя выше допустимого;

пиковый ток инвертора выше допустимого;

неисправность заземления;

короткое замыкание;

адаптация ПЧ к двигателю не выполняется;

мощность двигателя слишком мала для данного ПЧ;

мощность двигателя слишком велика для данного ПЧ;

в ПЧ появилась внутренняя неисправность;

потеря фазы двигателя;

быстрый разряд конденсаторов в цепи постоянного тока не выполняется.

Предупреждения:

неисправность в процессе тестирования тормоза;

неисправность тормозного резистора;

мощность тормозного резистора 100%;

температура радиатора слишком высока;

неисправность в сети питания;

неисправность инвертора;

неисправность связи по шине пользователя;

напряжение на плате управления ниже 10 В;

двигатель не подключен;

и т.д.

11.2 Наладка системы автоматизации

В процессе наладки системы автоматизации необходимо выполнить следующие действия:

Провести визуальный осмотр программируемого контроллера. Убедиться в отсутствии механических повреждений.

Проверить, правильно ли присоединены провода к клеммам ПК.

Убедиться в наличии контура заземления.

Убедиться в наличии общего потенциала для всех модулей контроллера.

Настроить регуляторы температуры электронагревателей.

В связи с тем, что расчет динамических параметров электропечей сопротивления трудоемок и неточен, применяют экспериментальные методы их определения. Наиболее простым является метод снятия кривой разгона печи. Такую кривую получают при нагреве печи при номинальной мощности. Вид кривой показан на рис.11.1.

Как видно из рис.11.1, вначале из-за запаздывания термометра сопротивления регистрируемая в печи температура почти не поднимается, затем она начинает расти и пересекает в точке 1 значение заданной температуры. Если провести касательную к начальному участку нагрева ab, то мы сможем получить как постоянную времени Т_тп, так и обусловленное термопарой запаздывание t₀. Естественно, что такого рода данные тоже являются весьма приближенными. В таблице 11.1 даны эмпирические значения таких параметров, оптимальные значения, обеспечивающие переходный процесс с 20% - ным перерегулированием, и диапазон допустимых настроек [23].

Выбрать закон регулирования и произвести пуск печи. Время нагрева печи должно быть не менее половины часа.

Таблица 11.1.

Закон регу лиро вания	Настройка регулятора
	Коэффициент усиления Кр	Постоянная времени интегрирования Ти, с	Постоянная времени дифференцирования Тд, с
	Оптимальная уставка	Диапазон	Оптималь ная уставка	Диапазон	Оптимальная уставка	Диапазон
П ПИ ПИД	0.5Кр.пр 0.25Кр.пр 1.5Кр.пр	(0.25-0.5)Кр.пр (0.2-0.3)Кр.пр (0.7-1.0)Кр.пр	-- 1.4Тпр Тпр	-- (1-2)Тпр (0.5-1.0)Тпр	-- -- 0.125Тпр	-- -- (0.1-0.3)Тпр

12. ОХРАНА ТРУДА

12.1 Правила эксплуатации хлебопекарной печи

Хлебопекарная печь представляет собой сложное инженерное сооружение. Печь состоит из хлебопекарной камеры (графическая часть: лист 1), сетчатого пода, механизма опрыскивания, механизма очистки ленты и вентилятора. Конвейер сетчатого пода транспортирует тестовые заготовки в хлебопекарную камеру, где они подвергаются гигротермической обработке. Заданный температурный режим поддерживается с помощью регуляторов напряжения и электронагревателей. Для придания выпекаемому изделию глянцевитого вида в пекарную камеру подается пар. Тестовые заготовки из расстойного шкафа загружаются на сетчатый под автоматически при помощи вспомогательного конвейера. Выпечка должна быть непрерывна, поэтому оператору необходимо следить за загрузкой тестовых заготовок. Продолжительность выпечки, температура в пекарной камере и влажность паро-воздушной среды должны соответствовать сорту выпекаемых изделий. Время выпечки регулируется при помощи преобразователя частоты, который изменяет его скорость вращения. При аварии печного конвейера в электропечи часто повреждаются электронагреватели, что может привести к тяжелым последствиям. Поэтому необходимо регулярно и тщательно следить за исправным состоянием конвейера, не допуская в его работе отклонений или неисправностей. Одновременно с включением электронагревателей необходимо включать в работу конвейер печи.

Для выпечки хлебобулочных изделий, требующих гигротермической обработки, - батонов, городских булок и т. п., - необходимо обеспечить наличие паро-воздушной среды с высокой влажностью в начальной стадии процесса выпечки. Паровой режим пекарной камеры регулируют, изменяя в нужных пределах количество подаваемого пара и степень открытия шиберов заслонок.

Для снижения влажности в пекарной камере уменьшают количество подаваемого пара. В случае необходимости подвергают пекарную камеру искусственному вентилированию путем включения вентилятора.

Во время работы печей необходимо следить, чтобы не было утечки пара из пекарной камеры. Утечка пара может происходить в местах заделки увлажнительных труб, а также в тех местах, где фронтовое ограждение камеры (выше посадочного устья) и перекрытие пекарной камеры соединяют с боковыми панелями печи. Неплотности, появившиеся в этих местах, должны бать немедленно устранены.

Во время планово-предупредительного ремонта печей производится осмотр рабочей камеры. Все неплотности и щели должны быть плотно заделаны асбестом.

Каждые 6 - 7 дней необходимо производить смазку узлов печей, применяя материалы и соблюдая сроки, указанные в карте смазки, проверить качество натяжения цепей и клиновых ремней.

Минеральная вата во всех полостях должна быть достаточно уплотнена для исключения самопроизвольного спрессовывания во время работы, что приводит к местному перегреву обшивок печи.

Электрическая схема предусматривает сигнализацию о включении и выключении механизмов печи при помощи сигнальных ламп, установленных на пульте управления. Схемой также предусмотрена звуковая сигнализация аварийного останова привода конвейера печи.

Выгрузка готовой продукции на выходе из пекарной камеры происходит в вспомогательный конвейер, который транспортирует хлебобулочные изделия по кругу до их остывания. Из этого конвейера оператор складывает продукцию в поддоны, а также отбирает брак. Оператору необходимо следить за качеством отбираемой продукции и в случае необходимости корректировать время выпечки и температурный режим в зонах печи.

12.2 Техника безопасности и охрана труда

Хлебопекарная печь является электроустановкой, следовательно при ее эксплуатации возникает опасность поражения обслуживающего персонала электрическим током. Дверцы ограждений электронагревателей и щитов охлаждения должны запираться ключом с помощью внутренних замков. На двери заграждений наносятся предупредительные надписи: «Под напряжением, опасно для жизни». На внутренней стенке каждого электрощита вывешиваются электрические схемы.

Печи и электрощиты должны иметь болты для последующего присоединения к ним линий зануления или заземления. На месте установки болтов наносится маркировка «заземление» или «земля».

Все металлические части печи, могущие оказаться под напряжением, должны иметь надежный электрический контакт с заземляющим болтом. В электрической схеме должна бать предусмотрена защита от короткого замыкания, для отключения электроустановки в случае пробивки изоляции на токопроводящие части печи. Электрическая схема печи должна соответствовать требованиям ПТБ, ПУЭ и ПТЭ. На электродвигателях и приводимых ими в движение механизмах должны быть нанесены стрелки, указывающие направления вращения. Корпуса электродвигателей и управляющих ими электромагнитных пускателей должны быть занулены или заземлены. Также должны быть занулены или заземлены электронагреватели. Соединительные токоведущие части должны быть надежно изолированы и ограждены. Сопротивление заземляющих устройств, использующихся для заземления электрооборудования, должно быть не более 4 Ом. Сопротивление изоляции в цепи управления электроприемников должно быть больше 0.5 МОм, а в силовой цепи - больше 1 МОм. Раз в год должны проводиться профилактические работы: проверка наличия заземления, измерение сопротивления контуров заземления и выборочное измерение сопротивления изоляции электропотребителей. При остановке печи на длительное время, на период ремонта, а также на время проверки электрооборудования печь необходимо отключить от сети.

При эксплуатации печи из-за работы регуляторов напряжения, электродвигателей, механических передач создается шум. В соответствии с СН 785 - 69 Уровень шума от работающей печи не должен превышать 65 - 70 децибел, шкала А; вибрация на рабочем месте от печи, работающей на установившихся режимах, не более 97 децибел, или 0.35 см/с, в соответствии с СН 627 - 66.

При выпечке хлеба происходит выделение углекислого газа. Поэтому в цеховом помещении должны устанавливаться газоанализаторы, по сигналу которых должна включаться аварийная сигнализации.

Все вращающиеся механические части кинематических цепей механизмов печи должны быть ограждены защитными кожухами. Чистка и смазка механизмов при работе печи воспрещается.

При эксплуатации хлебопекарной печи из-за несовершенства теплоизоляционной конструкции происходит выделение тепла. Наиболее важными пожарно-профилактическими мерами, предусмотренными правилами пожарной безопасности направленными на предотвращение возникновения тепловых импульсов, являются:

а) Предупреждение перегрева подшипников, трущихся деталей и материалов путем своевременной смазки, соблюдения технологии работ, контроля за режимом работы оборудования и контроля за температурным режимом. Температура наружной облицовки печи не должна превышать 45 °С, а температура подшипниковых узлов не должна превышать 60 °С.

б) Изолирование электронагревателей от горючих материалов и конструктивных элементов печи.

в) Обеспечение эффективной вентиляции, исключающей возможность образования в атмосфере помещений пожароопасной смеси.

г) Наличие в хлебопекарном цеху средств тушения пожара.

д) Оборудование хлебопекарного цеха противопожарной сигнализацией.

Как правило, заводские помещения имеют комбинированную систему освещения. Освещенность рабочего места оператора (у выхода хлебобулочных изделий из хлебопекарной камеры) должна соответствовать нормам освещенности. При комбинированной системе освещения, малой точности зрительной работы, среднем контрасте объекта с фоном и газоразрядном источнике света освещенность рабочего места должна быть не ниже 200 лк.

Для наблюдения за тестовыми заготовками в пекарной камере должны быть установлены местные источники света с кнопкой управление у смотрового окна.

Обслуживающий персонал печи должен быть обучен правилам безопасности, действующим на хлебозаводе. Обслуживание электрооборудования печи поручается лицам, имеющим I квалификационную группу по технике безопасности. Для обслуживания системы автоматического регулирования температуры обслуживающему персоналу необходимо изучить инструкцию на регуляторы температуры и регуляторы переменного тока РОТ.

12.3 Расчет зануления

Поражение человека электрическим током возможно как при случайном прикосновении его непосредственно к токоведущим частям, так и к металлическим нетоковедущим элементам электрооборудования (корпусу электрических машин, ванн, светильников и т.д.), которые могут оказаться под напряжением в результате какой-либо аварийной ситуации (замыкания фазы на корпус, повреждения изоляции и т.п.).

Защитное заземление и зануление являются наиболее распространенными, весьма эффективными и простыми мерами защиты от поражения электрическим током при появлении напряжения на металлических нетоковедущих частях (металлических корпусах оборудования).

Опасность поражения электрическим током при прикосновении к корпусу и другим нетоковедущим металлическим частям электрооборудования, оказавшимся под напряжением, может быть устранена быстрым отключением поврежденного электрооборудования от питающей сети. Для этой цели используется зануление (см. рис. 12.1). Зануление - это преднамеренное электрическое соединение с нулевым защитным проводником металлических нетоковедущих частей, которые могут оказаться под напряжением. Принцип действия зануления - превращение замыкания на корпус в однофазное короткое замыкание (между фазным и нулевым проводником).

Рис. 12.1.

На рисунке:

1 - корпус;

R₀ - сопротивление заземления нейтрали источника тока;

R_п - сопротивление повторного заземления нулевого защитного проводника;

I_к - ток к.з.;

I_н - часть тока короткого замыкания, протекающая через нулевой проводник;

I_з - часть тока короткого замыкания, протекающая через землю;

0 (н.з.) - нулевой защитный проводник.

Отключение поврежденной установки от питающей сети произойдет, если значение тока однофазного короткого замыкания (I_к), которое искусственно создается в цепи, будет больше (или равно) значения тока срабатывания автоматического выключателя (или номинального тока плавкой вставки предохранителя I_ном) и выполняется следующее условие:

I_к kI_ном ,

где k - коэффициент кратности тока, выбирается в зависимости от типа защиты электроустановки.

Для проверки обеспечения отключающей способности зануления необходимо проверить следующее условие:

I_к2 I_к1.

Для этого необходимо определить:

наименьшее допустимое значение тока (I_к1) которого замыкания, при котором произойдет срабатывание защиты и поврежденное оборудование отключится от сети;

действительное значение тока однофазного короткого замыкания, которое будет иметь место в схеме при возникновении аварии (I_к2).

Определим величину тока I_к1:

I_к1 = kI_ном = 1.2580 = 100 А,

где I_ном = 80 А - номинальный ток срабатывания автоматического выключателя.

Определим полное сопротивление петли «фаза-нуль»:

Z_п = = =

1.26 Ом,

где R_ф = 0.9 Ом (медь), R_н.а = 0.308 Ом (сталь)_. - активное сопротивление фазного и нулевого защитного проводников;

Х_ф = 0.033 Ом, Х_н.а = 0.308 Ом - внутреннее индуктивные сопротивления фазного и нулевого проводников;

Х_п - внешнее индуктивное сопротивление петли «фаза-нуль» (0.02 Ом).

Находим действительное значение тока однофазного короткого замыкания, проходящего в схеме в аварийном режиме:

= =131.6, А,

где U_ф - фазное напряжение, В;

Z_п - полное сопротивление цепи «фаза-нуль», Ом;

Z_т - полное сопротивление трансформатора, Ом.

Сравним действительные (вычисленные) значения токов однофазного короткого замыкания (I_к2) с наименьшим, допустимым по условиям срабатывания защиты током (I_к1):

131.6 А > 112 А, то есть I_к2 I_к1,

следовательно отключающая способность системы зануления обеспечена и нулевой защитный проводник выбран правильно.

13. ТЕХНИКО-ЭКОНОМИЧЕСКИЕ ПОКАЗАТЕЛИ

13.1 Общие сведения

Расчет технико-экономических показателей осуществляется на основе анализа сравнительных технических данных двух альтернативных систем электропривода. Экономическая оценка базируется на принципе минимальных расходов: минимальных начальных затрат, эксплуатационных затрат, затрат электроэнергии. Наиболее целесообразным по техническим соображениям принять электропривод переменного (ПЧ-АД) тока. В качестве альтернативной системы можно выбрать электропривод постоянного тока. Технические данные двигателей сравниваемых систем приведены в таблице 13.1

Таблица 13.1.

Технические данные двигателей сравниваемых систем.

Номер варианта	Первый вариант Привод переменного тока	Второй вариант Привод постоянного тока
Тип двигателя	АИР80В4	4ПФ80М
Мощность, кВт	1.5	1.5
КПД, %	77	74
Частота вращения, об/мин	1492	1500

13.2 Расчет начальных затрат

Начальные затраты определяются путем расчета капитальных вложений, которые состоят из сметной стоимости электропривода, стоимости пускорегулирующей аппаратуры, стоимости монтажных работ, транспортно-заготовительных расходов и плановых накоплений монтажной организации. Поскольку целью экономического расчета является сравнение альтернативных вариантов, при расчете можно пренебречь наличием резервного электропривода, что никак не повлияет на результат. Наиболее дорогостоящими составляющими электропривода являются двигатель и преобразователь. Таким образом, сметная стоимость электропривода:

для первого варианта

k_эп1 = k_дв1+k_п1 = 142,5+545 = 687,5 млн. бел. руб.,

где k_дв1 - стоимость электродвигателя (АД КЗ), млн.бел.руб.;

k_п1 - стоимость преобразователя, млн.бел.руб.;

для второго варианта

k_эп2 = k_дв2+k_п2 = 445+240 = 685 млн. бел. руб.,

где k_дв2 - стоимость электродвигателя (ДПТ), млн. бел. руб;

k_п2 - стоимость выпрямителя, млн. бел. руб.

Стоимость пускорегулирующей аппаратуры определяется как определенная часть (12%) стоимости преобразователя. Тогда:

для первого варианта

k_пр1 = 0,12k_п1 = 0,12 687,5 = 82,5 млн. бел. руб,

для второго варианта

k_пр2 = 0,12k_п2 = 0,12685 = 82,2 млн. бел. руб.

Стоимость монтажных работ вычисляется отдельно для электропривода и рабочего механизма. Для электропривода эту величину можно принять равной 6% от стоимости электропривода k_эп, для рабочего механизма - 5% стоимости электропривода. Таким образом стоимость монтажных работ:

для первого варианта

k_мр1 = (0,06+0,05)k_эп1 = (0,06+0,05)687,5 = 75,625 млн. бел. руб.,

для второго варианта

k_мр2 = (0,06+0,05)k_эп2 = (0,06+0,05)685 = 75,35 млн. бел. руб.

Транспортно-заготовительные расходы составляют 2% от суммы стоимости электропривода и стоимости монтажных работ:

для первого варианта

k_тзр1 = 0,02(k_эп1+k_мр1) = 0,02(687,5+75,625) = 15,3 млн. бел. руб.,

для второго варианта

k_тзр2 = 0,02(k_эп2+k_мр2) = 0,02(685+75,35) = 15,207 млн. бел. руб..

Плановые накопления монтажной организации составляют 10% от стоимости монтажных работ:

для первого варианта

k_пн1 = 0,1k_мр1 = 0,175,625 = 7,5625 млн. бел. руб.,

для второго варианта

k_пн2 = 0,1k_мр2 = 0,175,35 = 7,535 млн. бел. руб.

Для наглядности выполненный расчет капитальных вложений для обоих вариантов сведен в таблицу 13.2.

Таблица 13.2.

Расчет капитальных вложений.

Источники затрат	Привод переменного тока. Ст-ть, млн. бел. руб.	Привод постоянного тока. Ст-ть, млн. бел. руб.
электродвигатель	142,5	445
преобразователь	545	240
п-рег. аппаратура	82,5	82,2
монтажные работы	75,625	75,35
Транспортно-заготовительные расходы	15,3	15,207
плановые накопления монтажной организации	7,5625	7,535
суммарные кап. вложения	868,5	865,292

13.3 Определение эксплуатационных затрат

При расчете эксплуатационных затрат важное значение имеет величина периода, за который производится расчет. При сравнении приводов постоянного и переменного тока ограничимся периодом 1 год.

Годовые эксплуатационные расходы - это суммарные затраты на электропривод и рабочий механизм, необходимые для эксплуатации механизма в течении года и выпуска годового объема продукции, т.е. себестоимость эксплуатации механизма. Годовые эксплуатационные расходы в общем случае включают в себя стоимость потребленной электроэнергии, амортизационные отчисления и годовые затраты по эксплуатации электрической части установки.

Затраты на электроэнергию определяются количеством энергии, потребляемой за год, номинальной мощностью двигателя, а также тарифной ставкой на электроэнергию. Для расчета энергии, потребляемой за год, нужно знать суммарное время работы электропривода за год, которое определяется коэффициентом использования:

k_исп=(ПВ t_раб.см )/t_см = (1008)/8 = 1,

где: ПВ - продолжительность включения установки, %;

t_раб.см - продолжительность работы установки за смену, ч.;

t_см - число рабочих часов за смену.

Зная коэффициент t_исп можно определить число рабочих часов установки в году:

Т_г=Т_раб.днn_см t_см k_исп=253181=2024 ч.,

где : Т_раб.дн - число рабочих дней в году;

n_см - число рабочих смен в сутки (так работает сборочный цех).

Энергия, потребляемая за год, определяется по формулам:

для первого варианта

Э_г1=P_дв.н1Т_г / _н1=112024 / 0,875=25444,6 кВтч,

где: P_дв.н1, _н1 - номинальные параметры двигателя переменного тока (АД КЗ);

для второго варианта

Э_г2=P_дв.н2Т_г / _н2=222024 / 0,8=27830 кВтч,

где P_дв.н2, _н2 - номинальные параметры двигателя постоянного тока (ДПТ).

Таким образом, затраты на электроэнергию:

для первого варианта

C_з1=P_дв.н1C_осн12+ Э_г1С_доп

C_з1=111164,99212+25444,69,17=387106 тыс. бел. руб ,

где : С_осн - тарифная ставка, руб/кВтч (основная плата за 1 месяц);

C_доп - тарифная ставка, руб/кВтч (дополнительная плата).

для второго варианта

C_з2=P_дв.н2C_осн12+ Э_г2С_доп

C_з2=111164992 ^.12+278309,17=408980 тыс. бел. руб.

Амортизационные отчисления составляют 9,5 % от сметной стоимости электропривода. Тогда

для первого варианта

C_а1 =0,095k_эп1 =0,095687,5=65,3125 млн. бел. руб.,

где: k_эп1 - сметная стоимость электропривода постоянного тока;

для второго варианта

C_а2 =0,095k_эп2 =0,095685=65,075 млн. бел. руб.,

где: k_эп2 - сметная стоимость асинхронного электропривода.

Издержки на эксплуатацию оборудования включают в себя множество составляющих. Оборудование электроприводов обоих вариантов является ремонтируемым, оно проходит планово-предупредительные ремонты, периодичность и объем проведения которых регламентируется сметой планово-предупредительных ремонтов. Кроме того оборудование нуждается в регулярном техническом обслуживании, требующем также определенных затрат. Таким образом, затраты на ремонтно-эксплутационное обслуживание оборудования можно определить как сумму затрат на заработную плату ремонтных рабочих, стоимости материалов для ремонта и обслуживания, общецеховых и общезаводских расходов.

Заработная плата ремонтных рабочих определяется количеством времени, необходимым для проведения ремонтно-эксплутационного обслуживания электрической части оборудования, которая в свою очередь зависит от норм трудоемкости ремонта и технического обслуживания оборудования. Всю систему электропривода можно разделить на 4 основные части: двигатель, преобразователь, трансформатор и пускорегулирующая аппаратура. Для каждой из этих частей отдельно находится трудоемкость ремонта и технического обслуживания. Затем эти величины суммируются. Для расчета трудоемкости требуется определить плановую продолжительность ремонтного цикла и межремонтного периода, число ремонтов в год и т.д.

Плановая продолжительность ремонтного цикла (ремонтный цикл - наработка энергетического оборудования, выраженная в годах календарного времени между двумя капитальными плановыми ремонтами):

для асинхронного электродвигателя

Т_пл.2дв=Т_{табл.двро}=920,85=15,3 года,

для электродвигателя постоянного тока

Т_пл.1дв=Т_{табл.двкро}=90,7520,85=11,5 лет,

где: Т_{табл.дв} - продолжительность ремонтного цикла для электродвигателей;

_к - коэффициент, учитывающий уменьшение срока службы коллекторных машин;

_р - коэффициент, определяемый сменностью работы оборудования;

_о - коэффициент, учитывающий уменьшение ремонтного цикла машин, отнесенных к категории основного оборудования;

для трансформатора

Т_пл.тр=Т_{табл.тро}=90,85=6,8 года,

где: Т_{табл.тр} - продолжительность ремонтного цикла для трансформаторов;

для преобразователя частоты

Т_пл.пр =Т_{табл.про}=60,85=5,1 года,

где: Т_{табл.вып} - продолжительность ремонтного цикла для преобразователей частоты.

для тиристорного выпрямителя

Т_пл.вып=Т_{табл.выпо}=100,85=8,5 года,

где: Т_{табл.вып} - продолжительность ремонтного цикла для тиристорных выпрямителей.

Плановая продолжительность межремонтного периода (межремонтный период - наработка энергетического оборудования, выраженная в месяцах календарного времени между двумя плановыми ремонтами):

для асинхронного электродвигателя:

t_пл.2дв=t_{табл.двро}=920,7=12,6 мес.,

для двигателя постоянного тока:

t_пл.1дв=t_{табл.двкро}=90,7520,7=9,45 мес.,

где: t_{табл.дв} - величина межремонтного периода для двигателя ;

для трансформатора

t_пл.тр=t_{табл.тро}=60,7=4,2 мес.,

где: t_{табл.тр} - продолжительность межремонтного периода для трансформаторов

для тиристорного выпрямителя

t_пл.вып=t_{табл.выпо}=240,7=16,8 мес.,

где: t_{табл.вып} - продолжительность межремонтного периода для тиристорных выпрямителей;

для преобразователя частоты

t_пл.пр =t_{табл.про}=180,7=12,6 мес.,

где: t_{табл.пр} - продолжительность межремонтного периода для преобразователей частоты .

По полученным величинам можно рассчитать количество капитальных и текущих ремонтов в расчете на 1 год. Количество капитальных ремонтов в год:

для асинхронного электродвигателя:

М_к.р.1дв=1/T_пл.2дв=1 / 15,3=0,065,

для двигателя постоянного тока:

М_к.р.2дв=1/T_пл.1дв=1 / 11,5=0,087,

для трансформатора:

М_к.р.тр=1/T_пл.тр=1 / 6,8=0,147,

для преобразователя частоты:

М_к.р.пр=1/T_пл.пр=1 / 5,1=0,196,

для выпрямителя:

М_к.р.вып=1/T_пл.вып=1 / 8,5=0,118.

Количество текущих ремонтов в расчете на 1 год определяется аналогично:

М_т.р.1дв=0,08, М_т.р.2дв=0,106, М_т.р.тр=0,238,

М_т.р.пр=0,079 М_т.р.вып=0,06.

По заданному количеству ремонтов в год, а также по заданной норме трудоемкости определяется годовая трудоемкость ремонтов. Годовая трудоемкость капитальных ремонтов электрических машин рассчитывается по формулам:

для асинхронного двигателя

Т_к.р.1дв = М_к.р.1дв Н_к.р.дв k_w= 0,065321,1 = 2,3 человеко-часа.

для двигателя постоянного тока

Т_к.р.2дв = М_к.р.2дв Н_к.р.дв k_wk_к = 0,087321,11,8 = 5,51 человеко-часа,

где: Н_к.р.дв - норма трудоемкости капитальных ремонтов для электродвигателей заданной мощности;

k_w - поправочный коэффициент, учитывающий частоту вращения электродвигателя;

k_к - коэффициент, учитывающий увеличение трудоемкости эксплуатации коллекторных машин;

Для трансформатора, преобразователя частоты и тиристорного выпрямителя годовая трудоемкость капитальных ремонтов рассчитывается следующим образом:

Т_к.р.тр = М_к.р.тр Н_к.р.тр = 0,14788 = 12,94 человеко-часа,

Т_к.р.пр = М_к.р.пр Н_к.р.пр = 0,19650 = 9,8 человеко-часов,

Т_к.р.вып = М_к.р.вып Н_к.р.вып = 0,11835 = 4,13 человеко-часов,

где Н_к.р.тр - норма трудоемкости капитального ремонта для трансформаторов;

Н_к.р.пр и Н_к.р.вып - нормы трудоемкости капитлаьного ремонта преобразователей частоты и выпрямителей соответственно.

Годовая трудоемкость текущих ремонтов для соответствующих типов оборудования определяется аналогично трудоемкости капитальных ремонтов:

Т_т.р.1дв = М_т.р.2дв Н_т.р.дв k_w= 0,0871,1 = 0,62 человеко-часа,

Т_т.р.2дв = М_т.р.1дв Н_т.р.дв k_wk_к = 0,10671,11,8 = 1,47 человеко-часа,

Т_т.р.тр = М_т.р.тр Н_т.р.тр = 0,23817 = 4,05 человеко-часа,

Т_т.р.пр = М_т.р.пр Н_т.р.пр = 0,07915 = 1,19 человеко-часа,

Т_т.р.вып = М_т.р.вып Н_т.р.вып = 0,0610 = 0,6 человеко-часа,

где: Н_т.р.дв, Н_т.р.тр, Н_т.р.вып и Н_т.р.пр - нормы трудоемкости текущего ремонта для различных типов оборудования (находятся по тем же таблицам, что и для капитального ремонта).

Для пускорегулирующей аппаратуры годовая трудоемкость капитального (текущего) ремонта принимается равной 25% от трудоемкости капитального (текущего) ремонта электропривода, которое в свою очередь складывается из трудоемкости ремонта двигателя, трансформатора и преобразователя:

для электропривода переменного тока:

Т_{п.р.к.р.1} = 0,25(Т_к.р.1дв+Т_к.р.тр+Т_к.р.пр) =

= 0,25(2,3+12,94+9,8) = 6,26 человеко-часа,

Т_{п.р.т.р.1} = 0,25(Т_т.р.1дв+Т_т.р.тр+Т_т.р.пр) =

= 0,25(0,62+4,05+1,19) = 1,47 человеко-часа.

для электропривода постоянного тока:

Т_{п.р.к.р.2} = 0,25(Т_к.р.2дв+Т_к.р.тр+Т_к.р.вып) =

= 0,25(5,51+12,94+4,13) = 564 человеко-часа,

Т_{п.р.т.р.2} = 0,25(Т_т.р.2дв+Т_т.р.тр+Т_т.р.вып) =

= 0,25(1,47+4,05+0,6) = 1,53 человеко-часа.

Трудоемкость технического обслуживания оборудования принимается равной 10% от нормы трудоемкости текущего ремонта оборудования без учета поправочных коэффициентов. Таким образом, годовую трудоемкость обслуживания оборудования можно определить по формулам:

для электропривода переменного тока

Т_т.о.1пр = 1.212Н_т.р.пр = 0.11215 = 18, человеко-часов,

Т_т.о.тр = 0,112Н_т.р.тр = 0,11217 = 20,4 человеко-часа,

Т_т.о.пр = 0,112Н_т.р.пр = 0,11210 = 12 человеко-часа;

для электропривода постоянного тока:

Т_т.о.2дв = 0,112Н_т.р.дв = 0,1127 = 8,4 человеко-часа,

Т_т.о.тр = 0,112Н_т.р.тр = 0,11217 = 20,4 человеко-часа,

Т_т.о.вып = 0,112Н_т.р.вып = 0,11210 = 12 человеко-часа.

Трудоемкость технического обслуживания электропривода за год:

для электропривода переменного тока:

Т_{п.р.т.о.1} = 0,1(Т_т.о.1дв+Т_т.о.тр+Т_т.о.пр) = 0,1(8,4+20,4+18) = 4,68 человеко-часов.

для электропривода постоянного тока:

Т_{п.р.т.о.2} = 0,1(Т_т.о.2дв+Т_т.о.тр+Т_т.о.вып) = 0,1(8,4+20,4+12) = 4,08, человеко-часов;

Для удобства сравнения выполненный расчет трудоемкости ремонта и технического обслуживания для обоих вариантов сведен в таблицу.

Таблица 13.3

Результаты расчетов трудоемкости ремонта и технического обслуживания оборудования рассматриваемых вариантов.

Тип оборудования	Электропривод переменного тока	Электропривод постоянного тока
Годовая трудоемкость капитальных ремонтов, человеко-часы
Электродвигатель	2,3	5,51
Трансформатор	12,94	12,94
Преобразователь	9,8	4,1
Пускорегулирующая аппаратура	6,26	5,64
Годовая трудоемкость текущих ремонтов, человеко-часы
Электродвигатель	0,62	1,47
Трансформатор	4,05	4,05
Преобразователь	1,19	0,6
Пускорегулирующая аппаратура	1,47	1,53
Годовая трудоемкость технического обслуживания, человеко-часы
Электродвигатель	8,4	8,4
Трансформатор	20,4	20,4
Преобразователь	18	12
Пускорегулирующая аппаратура	4,68	4,08
Суммарная трудоемкость эксплуатации оборудования, человеко-часы
Электропривод переменного тока	Электропривод постоянного тока
90,11	80,72

По известной годовой трудоемкости эксплуатации оборудования, учитывая тарифную ставку ремонтного рабочего, а также соответствующие налоги можно определить затраты на заработную плату ремонтных рабочих за год:

для первого варианта:

С_з.п.1 = С_таС_налТ_сум.1 =

= 0,017(1+0,04+0,05+0,35+0,02)90,11 = 2,24 млн. бел. руб.

для второго варианта:

С_з.п.2 = С_таС_налТ_сум.2 =

= 0,017(1+0,04+0,05+0,35+0,02)80,72 = 2,01 млн. бел. руб.

где С_тар - часовая тарифная ставка ремонтного рабочего, (по IV разряду)

С_нал - Коэффициент, определяющий затраты на выплату налогов в связи с начислением зарплаты:

4% - Чернобыльский налог,

5% - начисление на содержание детских дошкольных учреждений,

35% - начисление на социальное страхование,

1% - начисление на пенсионных фонд,

25% - начисление на премирование,

10% - начисление на выплату дополнительной зарплаты;

Т_сум.1 - суммарная трудоемкость эксплуатации оборудования электропривода переменного тока;

Т_сум.2 - суммарная трудоемкость эксплуатации оборудования электропривода постоянного тока.

Стоимость материалов для ремонта и обслуживания оборудования принимается равной 100% от основной заработной платы ремонтных рабочих без учета затрат на выплату налогов:

для первого варианта

С_мат.1 = С_тарТ_сум.1 = 17 90,11 = 1,53 млн. бел. руб.,

для второго варианта

С_мат.2 = С_тарТ_сум.2 = 1780,72 = 1,37 млн. бел. руб.

Общецеховые расходы принимаются равными 100% от основной заработной платы без учета налогов, т.е. в данном случае они равны стоимости материалов для ремонта и обслуживания оборудования:

С_ц.1 = С_мат.1 = 1,53 млн. бел. руб.;

С_ц.2 = С_мат.2 = 1,37 млн. бел. руб.

Общезаводские расходы принимаются равными 50% от основной заработной платы без учета налогов, т.е. в данном случае составляет половину общецеховых расходов:

С_з.1 = 0,5С_ц.1 = 0,51,532 = 0,76 млн. бел. руб.;

С_з.2 = 0,5С_ц.2 = 0,51,373 = 0,68 млн. бел. руб.

Таким образом, найдены все величины, необходимые для расчета годовых затрат по эксплуатации электрической части установки:

С_{экс.эл.1}= С_з.п.1+ С_мат.1+ С_ц.1+ С_з.1=

= 2,24 + 1,53 + 1,53 + 0,76 = 6,07 млн. бел. руб.

С_{экс.эл.2}= С_з.п.2 + С_мат.2 + С_ц.2 + С_з.2 =

= 2,01 + 1,37 + 1,37+ 0,68 = 5,44 млн. бел. руб.

Для определения годовых эксплуатационных расходов для обоих вариантов:

С_экс1 = С_з1+ С_а1 + С_эк1 = 0,76 + 65,31 + 387,1 = 458,4 млн. бел. руб.

С_экс2 = С_з2 + С_а2 + С_эк2 = 0,68 + 65,07 + 408,9 = 474,6 млн. бел. руб.

Приведенные затраты по сравниваемым вариантам определяется из выражения:

З=Е_к^.К+С_экс,

где: Е = 0,15 - коэффициент, принимаемый по рекомендации ЮНИДО для развивающихся стран;

К - капиталовложения, млн. бел. руб.

З₁ = Е^.К₁+С_экс.1 = 0,15^.868,5 + 458,4 = 588,7 млн. бел. руб.

З₂ = Е^.К₂+С_экс.2 = 0,15^.865 + 479,5 = 609,3 млн. бел. руб.

13.4 Анализ полученных технико-экономических показателей

Полученные технико-экономические показатели сравниваемых систем приведены в табл. 13.4. Анализ и сопоставление капиталовложений, эксплуатационных затрат и затрат на электроэнергию показывает, что недостатком электропривода постоянного тока является высокая стоимость и ремонтная сложность электродвигателя, в то время как асинхронные двигатели являются наиболее простыми и дешевыми.

Поскольку разница приведенных затрат по расчетным вариантам составляет менее 5%, то варианты являются фактически равноценными, поэтому принимаем вариант с использованием привода переменного тока. При приблизительно равной стоимости привод переменного тока обладает наиболее лучшими технико-экономическими показателями. Произведенные расчеты показывают, что при использовании привода переменного тока экономится 20 миллионов 550 тысяч рублей.

Таблица. 13.4

Технико-экономические показатели сравниваемых систем.

Наименование	Обозначение	Привод переменного тока	Привод постоянного тока
Капиталовложения, млн. бел. руб.	К	868,5	865,2
Амортизационные отчисления, млн. бел. руб.	Ca	65,31	65,07
Плата за потребляемую электроэнергию, млн. бел. руб/г	Cэ	387,1	408,9
Заработная плата ремонтных рабочих, млн. бел. руб.	Сз.п	2,24	2,01
Стоимость материалов для ремонта электропривода, млн. бел. руб.	Сат	1,53	1,37
Цеховые расходы, млн. бел. руб.	Сц	1,53	1,37
Общезаводские расходы, млн. бел. руб.	Сз	0,76	0,68
Эксплуатационные издержки по электрической части, млн. бел. руб.	Сэкс.эл	6,07	5,44
Эксплуатационные издержки по сравниваемым приводам, Млн. бел. руб.	Сэкс	458,4	474,6
Приведенные затраты по вариантам, млн. бел. руб.	З	588,7	609,3

ЗАКЛЮЧЕНИЕ

В данном дипломном проекте была произведена модернизация привода пода хлебопекарной печи А2-ХПЯ-25. Механическое регулирование продолжительности выпечки было заменено на электрическое по системе электропривода ПЧ - АД. Такая замена увеличит надежность и долговечность элементов кинематической цепи привода конвейера, уменьшит расходы на обслуживание оборудования и облегчит его обслуживание.

Также была произведена комплексная автоматизация хлебопекарной печи с помощью программируемого контроллера. Новая схема автоматизации, по сравнению со старой, обеспечивает коррекцию продолжительности выпечки по температуре во второй зоне пекарной камеры. Применение такой семы улучшит качество выпекаемой и уменьшит количество бракованной продукции. Применение программируемого контроллера увеличивает возможности контроля и регулирования параметров технологического процесса и увеличивает надежность схемы автоматизации.

В ходе работы над дипломным проектом были построены статические и динамические характеристики новой системы электропривода, рассчитаны технико-экономические показатели, рассмотрены вопросы техники безопасности и охраны труда.

СПИСОК ИСПОЛЬЗОВАННЫХ ИСТОЧНИКОВ

Маклюков И. И., Шумаев Ф. Г. Промышленные печи хлебопекарного производства. - М.: Пищевая промышленность, 1971. - 392 с.

Печь хлебопекарная с электрообогревом марки А2 - ХПЯ - 25. Паспорт А2 - ХПЯ - 25. ПС.

Ключев В. И., Терехов В. М. Электропривод и автоматизация общепромышленных механизмов: учебник для вузов. - М.: Энергия, 1980. - 360 с.

Соколов М. М. Автоматизированный электропривод общепромышленных механизмов: учебник для вузов. - М.: Энергия, 1976. - 480 с.

Зенков Р. Л., Ивашков И. И. Машины непрерывного транспорта: учебник для вузов, - 2-е изд., перераб. и доп. - М.: Машиностроение, 1987. - 432 с.

Шейнблит А. Е. Курсовое проектирование деталей машин: учебное пособие для техникумов. - М.: Высш. шк., 1991. - 432 с.

Ключев В. И. Теория электропривода: учебник для вузов. - М.: Энергоатом издат, 1985. - 560 с.

Сандлер А. С., Сарбатов Р. С. Автоматическое частотное управление асинхронными двигателями. - М.: Энергия, 1974.

Электротехника. Реферативный журнал. №2 - №12 1997 год.

Михелев А. А. Справочник по хлебопекарному производству. - М.: Пищевая промышленность, 1987. - 352 с.

Копылов И. П. Справочник по электрическим машинам. Т1. - М.: Энергоатомиздат, 1989. - 688 с.

Преобразователи частоты серии VLT5000. Технические данные. 1997. - 60с.

Преобразователи частоты серии VLT5000. Руководство по эксплуатации. 1998. - 260 с.

Энергосбережение. Реферативный журнал. №5 1997 год.

Справочник по автоматизированному электроприводу/ Под ред. Елисеева В.А. и Шинянского А. В. - М.: Энергоатомиздат, 1983. - 616 с.

Power solutions. Product digest 48 SFC - 96. INTERNACIONAL RECTIFIER, USA, 1996.

Акимов И. И., Ващуков Е. П., Прохоренко В. А. Резисторы, конденсаторы, трансформаторы, коммутирующие устройства. РЭА Справочник - Мн.: Беларусь, 1994. - 591 с.

BTLITEV V. Mendo por frecuencia de las maginas electricas de corriente alterna. - Camaguey.: LUIS SANTANA ROSA. 1983. - 136 с.

Корлин Е. Б. Автоматизация технологических процессов пищевых производств. - М.: Пищевая промышленность, 1977. - 430 с.

Программируемый контроллер SIMATIC S5. Руководство по программированию.

Минеев Р. В., Михеев А. П., Рыжнев Ю. Л. Повышение эффективности электроснабжения электропечей. - М.: Энергоатомиздат, 1986. - 208 с.

Электрические кабели, провода и шнуры: Справочник/Белорусов Н. И. - М.: Энергоатомиздат, 1987. - 536 с.

Кручинин А. М., Махмудов К. М. Автоматическое управление электротермическими установками: учебник для вузов. - М.: Энергоатомиздат, 1990. - 416 с.