Рисунок 7.1- Линеаризованная механическая характеристика.

Уравнение скорости:

,

где , .

Тме - электромеханическая постоянная времени электропривода на естественной механической характеристике.

- статическое падение скорости на естественной характеристике

Уравнение электромагнитного момента:

Потери мощности в установившемся режиме при данных Мс и :



Потери мощности в переходном процессе при линейном задании

Средние потери мощности за время переходного процесса, где :

=

=

=

=

Потери мощности на интервале изменения частоты :

Рисунок 7.1- Линеаризованная механическая характеристика на интервале изменения частоты .

,

Для :

На участке 1():

=

На участке 2()

На участке 3()

На участке 4 ()

На участке 5 ()

На участке 6()

На участке 7 ()

Потери мощности в переходном процессе при линейном задании

На участке 8()

Потери мощности в установившемся режиме при данных Мс и :

На участке 9()

При (12):

На участке 10 ()

при (12)

На участке 11()

На участке 12()

при (12)

Для проверки АД по нагреву применяем метод средних потерь:

Для АД с защитой IP44

- средние суммарные потери мощности на i-ом интервале разгона

ti - время i-го интервала, где

- средние суммарные потери мощности на j-ом интервале торможения

tj - время j-го интервала, где

к - потери мощности в установившемся движении на k-ом интервале

tk - время k-го интервала, где

ts - время паузы на s-ом интервале

M - число пауз в цикле

Для повторно-кратковременного режима работы АД приводится к расчетному ПВрасч=100%

Двигатель проходит по нагреву, если

8. Выбор и проектирование системы автоматизации производственной установки

8.1 Формализация условий работы установки

Так как в данном проекте рассматривается установка управляемая оператором, то потребности в полной автоматизации производственной установки нет. Оператор производит операции по перегрузке грузов с помощью пульта управления, параметры которого выбираются исходя из требований, предъявляемых к установке и системе управления.

Среди многообразной подъемно-транспортной техники можно найти примеры, когда управление электроприводом желательно осуществлять с командного пункта, удаленного от основного поста (кабины) управления на значительные расстояния, которые могут достигать десятков и даже сотен метров. К числу их можно отнести производственную установку, рассматриваемую в данном проекте - мостовой кран, у которого обзор для оператора из кабины может ограничиваться громоздкими деталями и высотой подъёма.

Наиболее простое решение при создании системы дистанционного управления электроприводами крановых механизмов основывается на введении дополнительных малогабаритных промежуточных реле, которые дают импульсы на включение и отключение мощных контакторов. Малогабаритные реле в свою очередь управляются с выносного командного поста по проводам посредством соответствующих переключений командоаппаратов. Указанный принцип построения схем дистанционного управления не нашел широкого применения, так как требует вывода за пределы крана практически того же количества проводов, правда, малого сечения, что и на командоаппараты при непосредственном управлении из кабины. Наличие многожильного кабеля, связывающего командный пункт с кабиной, ограничивает возможности дистанционного управления по радиусу действия, удобству обслуживания и надежности.

Рассматриваемая в данном проекте система дистанционного управления (основная) является более перспективной, в которой используется радиоаппаратура немецкой фирмы HBC Radiomatic. Принцип построения системы управления заключается в том, что на командном пункте устанавливаются командоаппараты и радиопередатчик, а в кабине крана -- радиоприемник и аппараты управления, позволяющие получить заданные регулировочные характеристики электропривода.

8.3 Разработка функциональной схемы , логической схемы

Управляющие импульсы генераторов Г задаются командоаппаратами КА. Каждый генератор имеет несколько фиксированных частот, диапазон которых выбирается обычно в пределах 300--5000 Гц.При переключении командоаппарата в генераторе возникает управляющий сигнал определенной частоты, который вместе с сигналами других генераторов подается на суммирующий усилитель У. Усиленный суммарный сигнал управления, включающий составляющие различных частот, поступает в радиопередающее устройство РП.

Для уменьшения влияния индустриальных и атмосферных помех в передатчике предпочтительно применение частотной модуляции, которая обладает большей помехоустойчивостью, чем амплитудная модуляция.

Промодулированные сигналом управления высокочастотные колебания излучаются передающей антенной. Передатчики дистанционного управления работают в диапазоне ультракоротких волн, охватывающих широкую полосу частот 25--75 МГц, благодаря чему при ширине полосы частот каждого передатчика 200 кГц в непосредственной близости друг от друга может работать без взаимных помех большое число передатчиков дистанционного управления.



Рисунок 8.1 - Дистанционное радиоуправление электроприводами подъемно-транспортного механизма

Принятые на кране высокочастотные колебания поступают в радиоприемное устройство П (рисунок 8.1, а, б). Для лучшей отстройки от помех в схему приемника введен гетеродин ГТ. Усиленные высокочастотные колебания вместе с колебаниями гетеродина подаются на смеситель С, и получаемый на выходе сигнал постоянной промежуточной частоты выделяется с помощью полосового фильтра Ф. Далее сигнал промежуточной частоты усиливается усилителем УПЧ и поступает в частотный детектор ЧД, где радиосигнал преобразуется в первичный суммарный сигнал управления. Этот сигнал с помощью усилителя низкой частоты УНЧ усиливается и подается в исполнительное устройство ИУ (рисунок 8.1, в), в котором имеется ряд параллельно включенных избирательных контуров ИК.

Каждый контур воспринимает одну составляющую суммарного сигнала той частоты, на которую он настроен. Полоса пропускания контуров и интервал между соседними частотами выбраны так, чтобы обеспечить некоторый запас надежности для случая самых неблагоприятных условий работы, приводящих к изменению частот командогенераторов или к расстройке контуров. Принятый соответствующим контуром сигнал управления передается в усилитель переменного тока У, на выходе которого включен выпрямитель В. Выпрямленный сигнал должен быть достаточным для срабатывания чувствительного реле Р, которое своим замыкающим контактом включает более мощное промежуточное реле ИР. Промежуточное реле ИР в свою очередь включает соответствующие реле РУ в схеме управления крана.

Рисунки 8.2, а - л иллюстрируют процессы, протекающие в различных элементах схемы при передаче управляющих сигналов. На рисунке 8.2, а показана форма сигнала на выходе командогенератора Г1, который включается в момент t0. Для наглядности в дальнейшем предполагается, что работает только один генератор Г1 с частотой сигнала f1.

Рисунок 8.2 - Характер прохождения сигнала управления через элементы схемы на рисунке 8.1

В этом случае и на выходе суммирующего усилителя У (рисунок 8.2, а) будет сигнал той же формы (рисунок 8.2. б). До включения генератора Г1 передатчик РП излучает высокочастотные колебания постоянной несущей частоты fн. При появлении на входе передатчика управляющего сигнала f1 несущая частота начинает меняться вблизи постоянного значения fн в соответствии с мгновенными значениями сигнала f1 (рисунок 8.2, в). Тем самым образуется некоторый спектр модулирующих частот fм, границы которого определяются амплитудой управляющего сигнала f1. Промодулированные таким образом колебания несущей частоты через антенну излучаются в пространство.

В данном случае рассматривается вариант, когда дистанционное управление краном осуществляется с одного пульта управления. Если их несколько, то в схеме соответственно имеется несколько передатчиков, каждый из которых характеризуется определенной несущей частотой fн. Радиоприемное устройство может быть настроено на любую из этих частот. Причем одновременно с перестройкой приемника должен перестраиваться и гетеродин ГТ так, чтобы выполнялось условие fпр = fгт - fн, где fпр - постоянная промежуточная частота приемника (рисунок 8.2, г), fгт - частота колебаний гетеродина (рисунок 8.2, д), а fн - несущая частота передатчика.

Таким образом, приемник всегда работает на постоянной частоте fпр, что позволяет применять в нем совершенные фильтры, обеспечивающие высокую избирательность. Если сигнал на несущей частоте модулирован, то его спектр в процессе преобразования несущей частоты в промежуточную переносится на последнюю (рисунок 8.2, в и г). Пройдя полосовой фильтр Ф, полоса пропускания которого соответствует спектру сигнала на промежуточной частоте, и усилитель УПЧ, сигнал поступит в частотный детектор ЧД. На рисунке 8.2, е) показана форма сигнала, полученного в результате частотного детектирования. Огибающая высокочастотных колебаний воспроизводит форму управляющего сигнала f1. В частотном детекторе выполняется также и амплитудное детектирование (рисунок 8.2, ж). Далее сигнал, включающий постоянную и высокочастотные составляющие, с помощью фильтра преобразуется в первичный сигнал управления f1 (рисунок 8.2, з). На рисунке 8.2, и - л показано преобразование управляющего сигнала в исполнительном устройстве.

Дистанционное управление краном по схеме, приведенной на рисунке 8.1, осуществляется в следующем порядке: в начале работы с помощью командогенератора защиты АГ (рисунок 8.1) передается команда на включение защитной панели крана. В схеме предусмотрена нулевая блокировка, поэтому генератор АГ (рисунок 8.3) может быть включен только при нулевом положении командоаппаратов приводов подъема КАп, моста КАм и тележки КАТ (рисунок 8.1, а). Если это условие выполнено, то напряжение на генератор может быть подано нажатием пусковой кнопки Пс при включенном выключателе АВ, которая затем блокируется замыкающим контактом реле Рп. На выходе генератора возникает при этом сигнал частоты, определяемой параметрами контура LС, который служит командой на включение защитной панели и подается в течение всей работы крана.

Схема (рисунок 8.3) обеспечивает отключение панели в случае исчезновения питания с блоков дистанционного управления или при выходе их из строя.

Рисунок 8.3 - Схема включения генератора защиты

Каждый привод управляется с переносного пульта отдельным командоаппаратом. В разделе 9, на рисунке 9.1 представлена схема командоаппарата КАп и генераторов Г1 и Г2 дистанционного управления приводом подъёма. Частота сигналов генераторов определяется параметрами контуров LС.

8.4 Выбор аппаратов

Для реализации способа дистанционного управления выбираем аппаратуру фирмы HBC Radiomatic. Комплект экономичной серии “716 micron” подходит для минимальных требований управления электроприводом подъёма грузов. У этой фирмы также имеются комплекты более сложные и дорогие, позволяющие одновременно управлять несколькими электроприводами, несколькими координатами и с различными условиями по скоростям.

9. ПРОЕКТИРОВАНИЕ УЗЛА СИСТЕМЫ АВТОМАТИЗИРОВАННОГО ЭЛЕКТРОПРИВОДА

В связи с тем, что управление в данном дипломе выбрано дистанционным способом, проектируется схема командоаппарата дистанционного управления приводом подъёма.Выбираем дистанционное оборудование чешской фирмы RADOIMATIK серии Spectrum в состав которого входит передатчик с 8-ми единичным уровнем управления по 3 координатам и приемником,который производит прием на установленные реле,они задают уровни частот небходимые для формирования напряжения управления.

В данной схеме индуктивность в процессе регулирования остается постоянной, а фиксированные значения емкостей конденсаторов устанавливаются переключением командоаппарата. Генератор Г1 имеет две фиксированные частоты, его сигналы определяют направление перемещения моста. Остальные команды подаются с помощью генератора Г2. При переводе командоаппарата из нулевого в положение, соответствующее, например, движению моста “вперед”, на генератор Г1 подается питание, а в его контур LС включается конденсатор С1 и на выходе появляется сигнал с частотой f1. Этот сигнал поступает затем через усилитель У в передающее устройство РП, как это показано на принципиальной схеме.

Принятый на кране радиосигнал преобразуется в исходный сигнал управления частоты f1, усиливается усилителем низкой частоты УНЧ (раздел 8, рисунок 8.1)и передаётся в исполнительное устройство ИУ1, схема которого приведена на рисунке 9.1.

Принятый избирательным контуром ИК1 (раздел 8, рисунок 8.1) от генератора Г1 сигнал частоты f1 усиливается транзисторным усилителем ТУ1,собранным по схеме с общим эмиттером. Для большей надежности применен усилитель переменного тока. В этом случае при пробое транзистора или при каких-либо других неисправностях не возникает ложной команды, приводящей к нарушению нормальной работы привода. Усиленный переменный сигнал выпрямляется выпрямителем Вв и приводит к последовательному срабатыванию чувствительного реле Рв и промежуточных ИРа и РУВ. Реле РУВ включено в цепь управления приводом подъёма; замыкание его контактов равносильно переведению рукоятки командоконтроллера ККп в положение, соответствующее направлению движения ”вверх” (вперёд).

Аналогично работает схема и при движении “вниз” (назад), в этом случае сигнал управления с частотой f1 определяемой включением в контур LС конденсатора С2 (рисунок 9.1), будет принят избирательным контуром ИК2, что приведет к срабатыванию реле Рн, ИРн, РУН и контактора Н.

10. Проектирование схемы электроснабжения и защиты электроустановки

10.1 Выбор аппаратов, проводов и кабелей

Электрическая энергия подводится к кранам от общей сети переменного тока или от преобразовательных установок постоянного тока. Посредством кабеля от отдельного рубильника или автомата осуществляется питание главных контактных проводов -- троллеев, проложенных вдоль подкрановых путей. Количество главных контактных проводов при переменном токе равно трем, при постоянном -- двум. В некоторых случаях вместо главных контактных проводов, например во взрывоопасных цехах, применяется токоподвод по средством гибкого кабеля. От главных контактных проводов с помощью скользящих токосъемников напряжение подводится к защитной панели, установленной в кабине крана.Контактные провода выполняются обычно из профилированной стали круглого сечения, уголка, швеллера или рельса. Медь используется сравнительно редко и только в качестве вспомогательных троллеев.

Проводка на кранах выполняется проводами ПРГ-500, ПРТО-500, которые прокладываются в стальных тонкостенных трубах, закрытых коробах или открытым способом. Применяются для монтажа на кранах также панцирные провода ПРП, ПРШП и кабели без джутовой изоляции СРГ-500, СРБГ-500. Кабель СРГ не рекомендуется устанавливать на подвижных частях подъемно-транспортных механизмов, так как при вибрации свинцовая оболочка кабеля быстро разрушается. Наименьшим сечением провода по условиям механической прочности является 2,5 мм2. На панелях управления вместо провода сечением выше 25--35 мм2 применяются плоские шины. Гибкие токопроводы, которые находят некоторое применение на кранах, выполняются шланговым проводом с медными жилами и резиновой изоляцией марки ШРПС. Для тяжелых условий эксплуатации при значительных механических усилиях применяют кабель ГРШС, а также судовой кабель в шланговой оболочке НРШМ.

В данном проекте мы выбираем гибкие токопроводы марки ШРПС.

Выбор контактных проводов производится по допустимому току нагрузки с последующей проверкой провода по падению напряжения. Провод выбирается равного сечения по всей длине перемещения механизма. Во время эксплуатации крана напряжение на зажимах кранового двигателя не должно быть ниже 85% номинального. При меньших напряжениях у двигателей переменного тока недопустимо снижается максимальный момент. Кроме того, становится ненадежной работа контакторов и тормозных электромагнитов. Потери в сети могут распределяться следующим образом:

Главные контактные провода............ 3 -- 4%

Магистраль до контактных проводов ....... 4--5%

Сеть в пределах крана ..... ......... 1 -- 3%

Для установок с редкими пусками максимально допустимое значение потерь напряжения не должно превышать 15%.

Точное определение расчетного тока, протекающего по контактным проводам, вызывает затруднения вследствие резких колебаний нагрузки двигателей крана. Существует несколько приближенных методов определения расчетного тока, которые основываются главным образом на длительном опыте эксплуатации крановых установок.

Расчетный ток можно найти по формуле:

(10.1)

где: P

Uн -- номинальное напряжение сети, В;

cos-- средний коэффициент мощности двигателей крана при расчетах принимают cos = 0,75.

Найденный по (10.1) ток не должен превышать длительно допустимый ток проводов:

. (10.2)

113114

Из справочника[3] cледует,что кабеля напряжения до 1кВт с четыремя алюминевыми жилами при допустимом длительном токе ,сечение должно быть 4 мм,следовательно выбираем кабель АВРГ-3x4+1x2.5.

10.2 Составление таблицы перечня элементов электрооборудования

Таблица 10.2 - Перечень элементов производственной установки

Поз. обозн.	Наименование	Кол.	Примечание
	Документация
	Пояснительная записка	1
	Электродвигатели
	4AH280У3	1
	Резисторы
R7	МЛТ 0,1255% 20 кОм	1
R5,R8	МЛТ 0,1255% 10 кОм	2
R9	МЛТ 0,1255% 25 кОм	1
	Конденсаторы
С2, С3	2,2 мкФ	2
VD1-VD6	Д212	6
VT1-VT6	силовые модули IRGPH50KD2	6
VD30,VD31	стабилитрон типа КС133А	2

11. ОХРАНА ТРУДА

11.1 Требования безопасности при эксплуатации мостового крана. Кабины управления

Кабина управления или пульт управления должны быть расположены в таком месте, чтобы крановщик мог наблюдать за зацепкой груза, а также за грузозахватным органом и грузом в течение полного цикла работы крана.

Исключение может быть допущено для башенных, стреловых с башенно-стреловым оборудованием и портальных кранов. Кабина мостового крана и передвижного консольного крана должна помещаться под галереей моста (консоли) и сообщаться с ней лестницей. У кранов мостового типа допускается подвешивать кабину к раме грузовой тележки. В этом случае выход из кабины на галерею моста должен осуществляться через настил тележки или по наружной огражденной лестнице.

Кабина кранов мостового типа должна быть подвешена со стороны, противоположной той, на которой расположены главные троллейные провода. Исключения допускаются в тех случаях, когда троллейные провода недоступны для случайного к ним прикосновения из кабины, с посадочной площадки или лестницы.

Кабина управления должна иметь следующие минимальные размеры: высоту 2000 мм, ширину 900 мм, длину 1300 мм, а также минимальный объем 3 куб. м. В кабинах с невертикальной передней частью в сечении, проходящем через центр сиденья крановщика, допускается уменьшение высоты до 1600 мм.

Кабина грузоподъемных машин, предназначенных для работы на открытом воздухе, должна иметь сплошное ограждение со всех сторон и сплошное вертикальное перекрытие, защищающее крановщика от воздействия неблагоприятных метеорологических факторов. Световые проемы кабины должны быть выполнены из небьющегося (безосколочного) стекла.

У мостовых двухбалочных и передвижных консольных кранов и подвесных тележек, работающих в помещении, допускается устройство сплошного ограждения открытой кабины на высоту не менее 1000 мм от пола.

У мостовых однобалочных и подвесных кранов ограждение кабины, предназначенной для работы сидя, может быть выполнено на высоту 700 мм.

При ограждении кабины на высоту до 1000 мм небьющимся (безосколочным) стеклом необходимо дополнительное ограждение металлической решеткой.

У кабины открытого типа для кранов, работающих внутри помещения, верхнее перекрытие может не устраиваться.

Кабины мостовых и передвижных консольных кранов в тех случаях, когда расстояние между задней стенкой кабины и предметами, относительно которых она перемещается, составляет менее 400 мм, должны иметь сплошное ограждение с задней и боковых сторон на высоту не менее 1800 мм. Ограждение задней стороны кабины должно производиться во всю ширину, а боковые стороны должны иметь ограждение шириной не менее 400 мм со стороны, примыкающей к задней стенке.

Остекление кабины должно быть выполнено так, чтобы имелась возможность производить очистку стекол как изнутри, так и снаружи, или должно быть предусмотрено устройство для их очистки. Нижние стекла, на которые может встать крановщик, должны быть защищены решетками, способными выдержать его вес.

Кабины кранов должны быть оборудованы стационарным сиденьем для крановщика, устроенным и размещенным так, чтобы можно было сидя управлять аппаратами и вести наблюдение за грузом. Должна быть предусмотрена возможность регулировки положения сиденья по высоте и горизонтальной плоскости для удобства работы и обслуживания аппаратов управления.

В случаях, предусмотренных нормативной документацией, сиденье крановщика с пультом управления или кабина в целом должны выполняться поворотными.

Кабина крана должна быть выполнена и оборудована таким образом, чтобы в ней был обеспечен надлежащий температурный режим и обмен воздуха в соответствии с нормативной документацией. Установка в кабине крана отопительного прибора должна производиться изготовителем крана.

Устройство и оборудование кабин грузоподъемных машин, предназначенных для работы в горячих, химических и других цехах, в которых имеет место выделение пыли и вредных газов, должны соответствовать нормативной документации.

11.2 Требования безопасности к механизмам и аппаратам управления

Аппараты управления грузоподъемной машины должны быть выполнены и установлены таким образом, чтобы управление было удобным и не затрудняло наблюдение за грузозахватным органом и грузом, а направление движения рукояток, рычагов и маховиков было рациональным и соответствовало направлению движения.

Условное обозначение направлений вызываемых движений должно быть указано на механизмах и аппаратах и сохраняться в течение срока их эксплуатации.

Отдельные положения рычагов, рукояток или маховиков управления должны фиксироваться и иметь обозначения. Усилие фиксации в нулевом положении или в положении "выключено" должно превышать усилие фиксации в промежуточных положениях.

Кнопки для реверсивного пуска каждого механизма должны иметь блокировку, исключающую одновременное включение реверсивных контактов.

Пусковые аппараты ручного управления, применяемые на грузоподъемных машинах, управляемых с пола, должны иметь устройства для самовозврата в нулевое положение. При использовании в этих случаях контакторов удержание их во включенном положении должно быть возможным только при непрерывном нажатии на пусковую кнопку.

Подвеска аппаратов управления должна производиться на стальном тросике такой длины, которая позволяла бы лицу, управляющему механизмом, находиться на безопасном расстоянии от поднимаемого груза. Аппарат управления должен быть расположен на высоте от 1000 до 1500 мм от пола.

У грузоподъемных машин с электрическим приводом при контроллерном управлении включение контактора защитной панели должно быть возможным только в том случае, если все контроллеры находятся в нулевом положении. Контакты нулевой блокировки магнитных контроллеров с индивидуальной нулевой защитой в цепь контактора защитной панели (вводного устройства) могут не включаться.В этом случае в кабине управления должна быть установлена световая сигнализация, информирующая о включении или выключении магнитного контроллера.

11.3 Требования безопасности к приборам и устройствам безопасности

Грузоподъемные машины с машинным приводом должны быть оборудованы устройствами (концевыми выключателями) для автоматической остановки:

а) механизма подъема грузозахватного органа в его крайних верхнем и нижнем положениях. Концевой выключатель нижнего положения грузозахватного органа может и не устанавливаться, если по условиям эксплуатации крана не требуется опускать груз ниже уровня, установленного проектом (паспортом);

б) механизма передвижения грузоподъемных кранов на рельсовом ходу, их тележек (за исключением железнодорожных), если скорость крана (тележки) перед подходом к крайнему положению может превысить 0,5 м/с (механизмы передвижения башенного, козлового крана пролетом более 16 м и мостового перегружателя должны быть оборудованы концевыми выключателями независимо от скорости передвижения);

в) механизмов передвижения мостовых, козловых, консольных кранов или их тележек, работающих на одном пути.

Указанные устройства должны устанавливаться также при необходимости ограничения хода любого другого механизма грузоподъемной машины с электрическим приводом, например механизма поворота, выдвижения телескопической части грузоподъемной машины, механизма грузозахватного органа, подъема кабины.

Концевые выключатели, устанавливаемые на грузоподъемной машине, должны включаться в электрическую схему так, чтобы была обеспечена возможность движения в обратном направлении. Дальнейшее движение в том же направлении допускается для механизма передвижения мостового крана в целях подхода к посадочной площадке или тупиковому упору с наименьшей скоростью, допускаемой электрической схемой управления краном.

Концевой выключатель механизма подъема груза должен быть установлен так, чтобы после остановки захватного органа при подъеме без груза зазор между грузозахватным органом и упором был у электроталей не менее 50 мм, а у всех других грузоподъемных машин не менее 200 мм.

Концевой выключатель механизма передвижения должен быть установлен таким образом, чтобы отключение последнего происходило на расстоянии до упора, составляющем не менее половины пути торможения механизма, а у башенных, портальных козловых кранов и мостовых перегружателей -- не менее полного пути торможения. При установке взаимных ограничителей хода механизмов передвижения мостовых и консольных передвижных кранов, работающих на одном пути, указанное расстояние должно быть уменьшено до 500 мм. Путь торможения механизмов должен быть указан заводом- изготовителем в паспорте крана.

Краны мостового типа должны быть оборудованы устройством для автоматического снятия напряжения с крана при выходе на его галерею. У кранов, работающих в помещении, троллейные провода напряжением не более 42 В при этом могут не отключаться.

У мостовых кранов, вход на которые предусмотрен через галерею моста, такой блокировкой должна быть оборудована дверь для выхода на галерею.

Дверь для входа в кабину управления грузоподъемной машины с посадочной площадки должна быть снабжена электрической блокировкой, не позволяющей начать движение крана при открытой двери.

После действия ограничителя грузоподъемности должно быть возможно опускание груза или включение других механизмов для уменьшения грузового момента.

У кранов, имеющих две или более грузовые характеристики, должен быть применен ограничитель грузового момента, имеющий устройство для переключения его на работу в соответствии с выбранной характеристикой.

Краны мостового типа должны быть оборудованы ограничителем грузоподъемности (для каждой грузовой лебедки), если возможна их перегрузка по технологии производства.

Ограничитель грузоподъемности крана мостового типа не должен допускать перегрузку более чем на 25 %.

У электрических кранов контакты приборов и устройств безопасности (концевых выключателей, блокировки люка, двери кабины, аварийного выключателя и т.п.) должны работать на разрыв электрической сети.

У кранов с электроприводом должна быть предусмотрена защита от падения груза и стрелы при обрыве любой из трех фаз питающей электрической цепи.

При отключении электродвигателя подъема груза или стрелы должно сниматься напряжение с катушек электромагнита тормоза или обмоток двигателя гидротолкателя.

Грузоподъемные машины, управляемые из кабины или пульта управления (при дистанционном управлении), должны быть снабжены звуковым сигнальным прибором, хорошо слышимым в местах перемещения груза и отличаться по тональности от автомобильного сигнала.

11.4 Требования безопасности к электрооборудованию

Электрическое оборудование грузоподъемных машин, токопровод и заземление должны соответствовать "Правилам устройства электроустановок", за исключением случаев, особо оговоренных в настоящих Правилах.

Подача напряжения на грузоподъемную машину от внешней сети должна осуществляться через вводное устройство, имеющее ручной или дистанционный привод для. снятия напряжения.

Вводное устройство (защитная панель) мостовых и консольных кранов должно быть оборудовано индивидуальным контактным замком с ключом (ключ-марка), без которого не может быть подано напряжение на кран.

Вводное устройство и панель управления башенных кранов должны быть оборудованы приспособлением для запирания их на замок.

Для подачи напряжения на главные троллейные провода или гибкий кабель должен быть установлен выключатель в доступном для отключения месте.

Выключатель, подающий напряжение на главные троллейные провода или гибкий кабель, должен иметь приспособление для запирания его в отключенном положении. На корпусе выключателя должен быть указан регистрационный номер крана, на который подается напряжение.

Электрическая схема управления электродвигателями грузоподъемной машины должна исключать:

- самозапуск электродвигателей после восстановления напряжения в сети, питающей грузоподъемную машину;

- пуск электродвигателей не по заданной схеме ускорения;

- пуск электродвигателей контактами предохранительных устройств (контактами концевых выключателей и блокировочных устройств).

Электропроводка кранов должна прокладываться в коробках, трубах, металлорукавах.

Короба и трубы должны прокладываться таким образом, чтобы в них не могла скапливаться влага от конденсации паров, содержащихся в воздухе.

Вывод проводов из коробов и труб к электродвигателям, сопротивлениям и т.п. должен выполняться в гибких рукавах. Гибкие рукава должны быть закреплены на опорных поверхностях через 500 - 700 мм.

Ввод металлорукавов в электрооборудование и в коммуникационные аппараты должен осуществляться при помощи зажимных муфт.

Изоляция проводов в местах выхода из труб, коробов, металлорукавов и ввода в электрооборудование и коммуникационные аппараты должна быть защищена от перетирания изоляционными втулками.

Соединение проводов при прокладке электропроводок должно производиться только в наборных зажимах.

Электропроводка должна быть доступна для осмотра во время эксплуатации, защищена в тех местах, где возможны ее повреждения при ремонте механической части крана, предохранена от порчи изоляции, от попадания на нее смазочного масла или перегрева от лучеиспускания. Провода и кабели должны присоединяться к аппаратам, приборам и установочной аппаратуре с помощью наконечников или специальных зажимов.

Одножильные провода сечением до 10 кв. мм и многожильные до 2,5 кв. мм могут присоединяться без наконечников, при этом концы многожильных проводов должны быть пропаяны или спрессованы.

Пайка и лужение концов проводов должны производиться припоем с содержанием олова не ниже 30 %. Применять кислоты в качестве флюса при пайке проводов категорически запрещается.

Разделанные и оловяненные концы проводов должны быть окольцованы поливинилхлоридными или полиэтиленовыми трубками длиной не менее 30 мм.

Все концы проводов должны иметь отчетливую и прочную маркировку в соответствии с монтажной электросхемой. Маркировка должна наноситься несмывающимися чернилами или электрографическим способом.

Перед монтажом электрооборудование должно быть осмотрено с целью выявления внешних повреждений и проверено на сопротивление изоляции.

Кабина управления краном и машинное помещение должны иметь электрическое освещение.

Освещение на грузоподъемных машинах с электрическим приводом при отключении электрооборудования грузоподъемной машины должно оставаться подключенным.

Цепи освещения и сигнального прибора, включенные до вводного устройства, должны иметь собственный выключатель. Краны должны быть оборудованы низковольтным ремонтным освещением напряжением не более 42 В. Питание сети ремонтного освещения должно осуществляться от трансформатора или аккумулятора, установленных на кране.

Использование металлоконструкций крана в качестве рабочего токопровода для питания цепей освещения, управления или других напряжением более 42 В не разрешается.

Установка в кабине управления грузоподъемной машины пусковых сопротивлений электродвигателей не разрешается.

Электрические отопительные приборы, устанавливаемые в кабине грузоподъемной машины, должны быть безопасны в пожарном отношении, а их токоведущие части ограждены. Электрические отопительные приборы должны присоединяться к электрической сети после вводного устройства. Корпус отопительного прибора должен быть заземлен.

У кранов с электрическим приводом при питании от внешней сети их металлоконструкции, а также все металлические части электрооборудования (корпуса электродвигателей, кожухи аппаратов, металлические оболочки проводов и кабелей, защитные трубы и т.п.), не входящие в электрическую цепь, но могущие оказаться под напряжением вследствие порчи изоляции, должны быть заземлены в соответствии с "Правилами устройства электроустановок".

Корпус кнопочного аппарата управления грузоподъемной машины, управляемой с пола, должен быть выполнен либо из изоляционного материала, либо заземлен не менее чем двумя проводниками. В качестве одного из заземляющих проводников может быть использован тросик, на котором подвешен кнопочный аппарат.

Сопротивление каждой ступени изоляции после монтажа вновь изготовленного или капитально отремонтированного крана должно быть не менее 10 МОм. Изоляция электрооборудования и электропроводки должна быть рассчитана на случай приложения к ним напряжения от груза при повреждении или перекрытии ступеней защитной изоляции.

Заземляющие зажимы должны устанавливаться в сварных конструкциях на бобышках или переходных пластинках. Контактные поверхности должны быть зачищены до блеска и покрыты противокоррозийной смазкой.

Присоединение проводников заземления к контактным поверхностям должно быть болтовым с установкой контрящих шайб для предотвращения самоотвинчивания при вибрации.

Заземляющие проводники должны быть проложены в местах, доступных для осмотра. В местах присоединения проводников к металлоконструкции крана (у бобышек или переходных пластинок) должен быть нанесен знак "Земля".

Металлические корпуса выносных аппаратов управления должны заземляться не менее, чем двумя проводниками.

Подсоединение заземляющих проводников к металлорукавам должно быть выполнено пайкой или хомутом.

Металлические секции коробов электропроводок крана должны образовывать непрерывную электрическую цепь по всей длине прокладки (должны быть прихвачены сваркой в трех-четырех точках по периметру стыка секции). Заземление коробов не требуется в случае непосредственной приварки секции к металлоконструкции крана.

11.5 Требования безопасности к ограждениям

Легкодоступные, находящиеся в движении части грузоподъемной машины, которые могут быть причиной несчастного случая, должны быть закрыты прочно укрепленными металлическими съемными ограждениями, допускающими удобный осмотр и смазку. Обязательному ограждению подлежат:

а) зубчатые, червячные и цепные передачи;

б) соединительные муфты, расположенные в местах прохода;

в) барабаны, расположенные вблизи рабочего места крановщика или в проходах, при этом ограждение барабанов не должно затруднять наблюдения за навивкой каната на барабан;

г) вал механизма передвижения кранов мостового типа при частоте вращения 50 об/мин и более (при частоте вращения менее 50 об/мин этот вал должен быть огражден в месте расположения люка для выхода на галерею).

Ограждению подлежат также валы других механизмов грузоподъемных машин, если они расположены в местах, предназначенных для прохода обслуживающего персонала.

Ходовые колеса кранов, передвигающихся по рельсовому пути (за исключением железнодорожных), их тележки должны быть снабжены щитками, предотвращающими возможность попадания под колеса посторонних предметов. Зазор между щитком и рельсом не должен превышать 10 мм.

Все неизолированные токоведущие части электрооборудования грузоподъемной машины, в том числе включателей контакторных панелей и ящиков сопротивления при расположении, не исключающем случайное к ним прикосновение лиц, находящихся в кабине, на галереях, площадках грузоподьемной машины, а также возле них, должны быть ограждены. Ограждению также подлежат неизолированные токоведущие части выключателей, подающих напряжение на главные троллейные провода или питающий кабель.

Контакторные панели и ящики сопротивления, с которых автоматически снимается напряжение при выходе в местах их расположения, а также устанавливаемые в специальных аппаратных кабинах, запертых во время эксплуатации грузоподъемной машины, могут не ограждаться.

Главные троллейные провода, расположенные вдоль кранового пути, и их токоприемники должны быть недоступны для случайного к ним прикосновения с моста крана, лестниц, посадочных площадок и других площадок, где могут находиться люди, что должно обеспечиваться соответствующим расположением или ограждением проводов и токоприемников.

Троллейные провода, расположенные на грузоподъемной машине, не отключаемые контактом блокировки люка (троллеи грузового электромагнита, троллеи напряжением более 42 В кранов с подвижной кабиной), должны быть ограждены или расположены между фермами моста крана на доступном расстоянии для обслуживающего кран персонала.

В местах возможного соприкосновения грузовых канатов с главными или вспомогательными троллейными проводами данного крана или крана, расположенного ярусом ниже, должны быть установлены соответствующие устройства.

12. Экономическое обоснование технических решений

12.1 Общие сведения

Расчет технико-экономических показателей осуществляется на основе анализа сравнительных технических данных двух альтернативных систем электропривода. Экономическая оценка базируется на принципе минимальных приведенных затрат: минимальных начальных затрат, эксплуатационных затрат на ремонт и обслуживание, затрат электроэнергии. Наиболее целесообразной по техническим соображениям принята система ПЧ-АД. В качестве альтернативной системы можно выбрать двигатель постоянного тока. Технические данные двигателей сравниваемых систем приведены в таблице 12.1.

Таблица 12.1 -- Технические данные сравниваемых систем

Вариант Пара- метры двигателя	Первый вариант: ДПТ	Второй вариант: ПЧ-АД
Тип двигателя	2ПН225LУХЛ4	4АН280М10У3
Мощность, кВт	55	55
К П Д, %	87	90.5
Преобразователь	Тиристорный преобразователь	ABB

12.2 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, никак не повлияет на результат. Наиболее дорогостоящими составляющими электропривода являются двигатель и преобразователь. Таким образом, сметная стоимость электропривода:

для первого варианта

бел.руб.,

где бел.руб. стоимость двигателя постоянного тока,

бел.руб. стоимость преобразователя ( тиристорного выпрямителя);

для второго варианта

бел.руб.,

где бел.руб. стоимость асинхронного электродвигателя,

бел.руб. стоимость преобразователя (ПЧ).

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

для первого варианта

бел.руб..

для второго варианта

бел.руб.,

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

для первого варианта

бел.руб.,

для второго варианта

бел.руб.

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

для первого варианта

бел.руб.,

для второго варианта

бел.руб.

Плановое накопление монтажной организации составляют 10% от стоимости монтажных работ:

для первого варианта:

бел.руб.

для второго варианта

бел.руб.12.3 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 потребляемой 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:

,

где продолжительность включения установки;

продолжительность работы установки за смену, ч.;

число рабочих часов за смену.

Зная коэффициент можно определить число рабочих часов установки в году:

ч.,

где число рабочих дней в году;

число рабочих смен в сутки.

Энергия, потребляемая за год, определяется по формулам:

для первого варианта

кВтч,

где, - номинальные параметры двигателя постоянного тока;

для второго варианта

кВтч,

где, номинальные параметры асинхронного электродвигателя (табл. ).

Таким образом, затраты на электроэнергию за год:

для первого варианта

бел.руб,

для второго варианта

бел.руб

где руб/кВт в мес.

руб/кВтч

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

для первого варианта

бел.руб.,

для второго варианта

бел.руб.,

где сметная стоимость асинхронного электропривода, бел.руб.

Издержки на эксплуатацию оборудования включают в себя множество составляющих. Оборудование электроприводов обоих вариантов является ремонтируемым, оно проходит планово-предупредительные ремонты, периодичность и объём проведения которых регламентируется сметой планово-предупредительных ремонтов. Кроме того, оборудование нуждается в регулярном техническом обслуживании, требующем так же определённых затрат. Таким образом, затраты на ремонтно-эксплуатационное 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 трудоёмкости ремонта и технического обслуживания оборудования. Всю систему электропривода можно разделить на 3 основные части: двигатель, преобразователь, и пускорегулирующая аппаратура. Для каждой из этих частей отдельно находится трудоёмкость ремонта и технического обслуживания. Затем эти величины суммируются. Для расчёта трудоёмкости 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 двигателя постоянного тока

лет,

где продолжительность ремонтного цикла для электродвигателей (табл. 4.1);

коэффициент, учитывающий уменьшение срока службы коллекторных машин;

коэффициент, определяемый сменностью работы оборудования;

коэффициент, учитывающий уменьшение ремонтного оборудования;

для асинхронного электродвигателя

года,

для тиристорного выпрямителя

года,

где продолжительность ремонтного цикла для тиристорного выпрямителя (табл. 5.5);

для преобразователя частоты:

 года,

где продолжительность ремонтного цикла для преобразователя частоты (табл. 5.5).

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

для двигателя постоянного тока

мес.,

где величина межремонтного периода для двигателя (табл. 4.1);

для асинхронного электродвигателя

мес.,

для тиристорного выпрямителя

мес.,

где продолжительность межремонтного периода для тиристорных выпрямителей (табл. 5.5);

для преобразователя частоты

мес.,

где продолжительность межремонтного периода для преобразователей частоты (табл. 5.5).

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

для двигателя постоянного тока:

;

для асинхронного электродвигателя:

;

для тиристорного выпрямителя:

,

для преобразователя частоты:

;

Количество текущих ремонтов в расчете на один год определяется аналогично:

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

для двигателя постоянного тока

человеко-часа,

где норма трудоемкости капитальных ремонтов для электродвигателей заданной мощности.

поправочный коэффициент, учитывающий частоту вращения электродвигателя [стр102]:

коэффициент, учитывающий увеличение трудоемкости эксплуатации коллекторных машин [стр.102];

для асинхронного электродвигателя

, человеко-часа.

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

человеко-часов,

человеко-часов,

где норма трудоемкости капитального ремонта для трансформаторов [табл5.3];

и нормы трудоемкости капитального ремонта выпрямителей и преобразователей частоты соответственно [табл. 5.5].

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

человеко-часа,

, человеко-часа,

, человеко-часа,

, человеко-часа,

где,,и 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. Она в свою очередь складывается из трудоемкости ремонта двигателя и преобразователя:

для электропривода постоянного тока

человеко-часа;

человеко-часа;

для электропривода переменного тока

человеко-часа,

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 постоянного тока:

, человеко-часа,

, человеко-часа;

для электропривода переменного тока:

, человеко-часа,

, человеко-часов

Трудоемкость технического обслуживания электропривода за год:

для электропривода постоянного тока:

человеко-часов;

для электропривода переменного тока:

 человеко-часов.

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:

,

где Стар - часовая тарифная ставка ремонтного рабочего (по 4-му разряду), Стар = 260 руб/ч;

Снал - коэффициент, определяющий затраты на выплату налогов в связи с начислением зарплаты:

4% - чернобыльский налог,

5% - начисление на содержание,

35% - фонд социальной защиты населения,

1% - фонд занятости населения,

25% - начисление на премирование,

10% - начисление на выплату дополнительной зарплаты.

Т - суммарная трудоемкость эксплуатации оборудования.

.

Для проектируемого варианта:

.

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

для базового варианта:

.

Для проектируемого варианта:

.

Общецеховые расходы принимаются равными 100% от основной заработной платы без учета налогов, т.е.:

;

.

Общезаводские расходы принимаются равными 50% от основной заработной платы без учета налогов:

;

.

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

;

для первого варианта

бел.руб;

для второго варианта

бел.руб.

Произведем сравнение двух вариантов по приведенным затратам по формуле:

;

где себестоимость годовых затрат, бел.руб., бел.руб.

нормативный коэффициент рентабельности, согласно рекомендациям ЮНИДО для развивающихся стран ;

стоимость капиталовложений.

Для первого варианта

бел.руб;

для второго варианта

бел.руб.

Для удобства сравнения сведем все полученные данные в таблицу 12.2.

Таблица 12.2 Технико-экономические показатели сравниваемых установок

Наименование	Обозначение	Первый вариант: ДПТ	Второй вариант: ПЧ-АД
Номинальная мощность приводного двигателя, кВт		15	55
Номинальный КПД приводного двигателя		0,87	0,905
Номинальный КПД преобразователя частоты
Капитальные вложения, бел.руб.		4415760	2099744
Потребление электроэнергии в год, кВт ч;		383862,1	369016.6
Стоимость потребленной электроэнергии за год, бел.руб.		47498602,6	45994979,6
Стоимость годовых эксплуатационных затрат по электрической части, тыс.руб.		37308968	36121328
Годовые эксплуатационные расходы, тыс.руб.		2889229.2	2668380
Приведенные затраты, тыс.руб.		3551593.2	2983341.6

12.4 Анализ полученных технико-экономических показателей

Полученные технико-экономические показатели сравниваемых систем приведены таблице 12.1. 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 более простыми и дешевыми. Однако в системе электропривода переменного тока аналогичными недостатками обладает преобразователь с системой управления. Расчет показал, что в данном случае высокая цена и затраты на эксплуатацию двигателя постоянного тока компенсируется высокой стоимостью капиталовложений при установке преобразователя частоты. Но при этом необходимо учитывать, что мы в расчетах принимали во внимание далеко не все показатели эффективности, учесть которые формализовано далеко не всегда возможно. Например, в нашем случае срок службы предлагаемого привода значительно больше, чем у базового, что позволяет считать варианты равноценными.