РАЗРАБОТКА СИСТЕМЫ АВТОМАТИЗИРОВАННОГО ЭЛЕКТРОПРИВОДА КОНВЕРТЕРА КГ-6-80Ц ООО «ММСК»

Подбор параметров преобразователя частоты осуществляется исходя из:- мощности электропривода конвертера КГ-6-80Ц;- режимов работы электропривода;- требуемого функционала ЧРП.На сегодняшний день, производители техники для автоматизации предлагают достаточно широкий спектр преобразователей частоты различной модификации, мощности и ценовой категории.Довольно хорошо зарекомендовали себя для решения вопрос автоматизации электропривода преобразователи частоты производства фирмы АВВ.Исходя из:- мощности электропривода конвертера КГ-6-80Ц (90 кВт);- режимов работы оборудования (режим работы обусловливается тремя процессами: поворот конвертера для заливки медного штейна; поворот конвертера для слива шлаков, поворот конвертера для слива черновой меди);- требуемого функционала преобразователя (наличие, дискретных входов/выходов, наличие аналоговых входов/выходов, возможность программирования преобразователя частоты, наличие функции ПИД регулятора, возможность создания информационной связи между преобразователем частоты и персональным компьютером (ПК), возможность реализации системы блокировки, сигнализации и защиты электропривода и оборудования).Был выбран преобразователь частоты типа ACS880-07-0169A3, номинальный ток 169А, максимальный ток 247А, мощность 90 кВт, ток при работе с небольшой перегрузкой 161А, мощность при работе с небольшой перегрузкой 90 кВт, ток при работе в тяжелом режиме 145А, мощность при работе в тяжелом режиме 75 кВт, уровень шума 67 дБА, теплоотдача 2440 Вт, расход воздуха 450 м3/ч, типоразмер R7. Общий вид выбранного преобразователя частоты представлен на рисунке 3.7.Рисунок 3.7 – Преобразователь частоты типа ACS880-07-0169A3Учитывая, то что в МПЦ УСПиК работают два конвертера, необходимое количество выбранного оборудования 2 шт. Систему автоматизированного электропривода планируется внедрить в существующую схему управления электроприводом конвертера. Автоматизированная система реализована по принципу векторного управления с обратной связью.Для реализации системы выбираются следующие первичные преобразователи:- датчик обратной связи типа «S»sin/cos (поставляется в комплекте с электродвигателем) – для получения информации о значении угла поворота конвертера;- электромагнитный тормоз типа «С» (поставляется в комплекте с электродвигателем);- датчик давления с унифицированным выходным сигналом 4-20 мА (для контроля давления воздуха подаваемого в конвертер, и реализации функции аварийного поворота конвертера);- датчик скорости вращения электропривода (для контроля и регулирования скорости вращения электропривода).Алгоритм управления электроприводом конвертера КГ-6-80Ц запрограммирован в преобразователе частоты ACS880-07-0169A3 при помощи FBD-блоков.Система автоматизированного электропривода конвертера КГ-6-80Ц работает следующим образом. Сигналы управления электроприводом конвертера поступают от командо-контроллера конвертерщика либо от персонального компьютера (ПК), где установлена SCADA-система с мнемосхемой.В зависимости от выполняемой операции от командо-контроллера конвертерщика либо от ПК поступают управляющие сигналы в модуль ввода дискретных сигналов преобразователя частоты. В командо-контроллере и ПК имеются следующие кнопки управления электроприводом:- кнопка поворота конвертера для заливки медного штейна и слива шлаков;- кнопка поворота конвертера для слива черновой меди;- кнопка возврата конвертера в рабочее положение или ввод под дутье;- кнопка аварийного поворота конвертера (в обход преобразователя частоты при нажатии на кнопку на командо-контроллере и поворот посредством преобразователячастоты при нажатии кнопки на компьютере).Для реализации каждой операции управления электроприводом в преобразователе заданы скорости и углы поворота конвертера.В случае необходимости заливки медного штейна/слива шлаков, на командо-контроллере либо на ПК нажимается кнопка поворота конвертера для заливки медного штейна/слива шлаков «ПОВОРОТ ДЛЯ ЗАЛИВКИ/СЛИВА». Электропривод начинает вращаться по заданному алгоритму (с заданной скоростью и до заданного угла поворота), при этом для поддержания заданной скорости электропривода работает алгоритм ПИД-регулятора реализованный в преобразователи частоты, который приводит в действие электромагнитный тормоз двигателя.Таким образом, создаваемый обратный момент позволяет удерживать скорость электропривода на заданном значении. При достижении заданного угла поворота конвертера, двигатель останавливается, электромагнитный тормоз фиксирует конвертер в установившемся положении. Для дублирования сигнала о достижении заданного угла поворота предусмотрен концевой выключатель.После заливки медного штейна в конвертер, на командо-контроллере либо на ПК нажимают кнопку возврата конвертера в рабочее положение или ввод под дутье «ВВОД ПОД ДУТЬЁ», после чего конвертер вводится под дутье. Для дублирования сигнала о достижении заданного угла поворота предусмотрен концевой выключатель.В случае понижении давления воздуха подаваемого в конвертер преобразователь частоты дает сигнал на аварийный поворот конвертера, который приводит в действие двигатель постоянного тока, в тоже время поступает сигнал на отключение тормоза, а после вывода конвертера из дутья, включается тормоз и конвертер фиксируется в установившемся положении.Также предусмотрена возможность управления электроприводом аварийного поворота конвертера от командо-контроллера или ПК.Функциональная схема автоматизации электропривода конвертера КГ-6-80Ц представлена в Приложении Д.Принципиальная электрическая схема управления электроприводом конвертера представлена в Приложении Е.Выводы по Главе 3:В данной главе мною был разработан комплекс мероприятий по модернизации электропривода КГ-6-80Ц МПЦ. Был осуществлен выбор рабочего (основного) электропривода конвертера, ЧРП и технических средств автоматизации. Также посредством программного комплекса MATLAB 9.5 был проведен расчет нагрузок модернизируемого электропривода. Основываясь на результаты исследования и расчеты, разработаны:- функциональная схема автоматизации электропривода конвертера КГ-6-80Ц;- принципиальная электрическая схема управления электроприводом конвертера КГ-6-80Ц.4 ТЕХНИКО-ЭКОНОМИЧЕСКОЕ ОБОСНОВАНИЕ ПРОЕКТАРазработка системы автоматизированного электропривода конвертора КГ-6-80Ц ООО «ММСК».ТЭО проекта основано на сокращении времени простоя конвертера за счет замены контакторной панели и электродвигателя с фазным ротором на электропривод с частотным преобразователем. Время простоя по графику ППР на текущий ремонт в 2019 году составляет 585 часов (мы берем в расчет 205 часов). Годовой график ППР за 2019 год представлен в Приложении ГДля выпуска черновой меди на участке конвертирования установлены два конвертера КГ-6-80Ц.Если выходит из строя привод конвертера или панель управления, то завершить процесс варки меди можно только на другом оборудовании, аварийный двигатель предназначен согласно инструкции, только для вывода из-под дутья фурм от заливки расплавленной массой.Затраты на замену оборудования (капитальные вложения) составят 1 500 000 руб.Электродвигатель подобран аналогичный по мощности для поддержания крутящего момента и мощности.Годовой план ООО «ММСК» в 2019 году по выпуску черновой меди составляет 47 838 тонн.В среднем за один час выпуск готовой продукции составляет:47 838/365/24 = 5,45 т.Для двух варочных конвертеров часовой выпуск черновой меди равен 5,45 т.Для одного конвертера:5,45/2=2,73 т.Дополнительная продукция за счет сокращения времени на ремонт:205х2,73=559,6 т.Учитывая, что наибольший удельный вес в структуре сырья, перерабатываемого в ООО «ММСК», занимает давальческое сырьё, рассчитаем стоимость возможных потерь товарной продукции из-за сокращения времени на ремонт по средней стоимости переработки давальческого сырья в расчете на 1 тонну черновой меди по техпромфинплану на 2019 год.Выпуск дополнительной продукции= Дополнительная продукция(т) * цену продукции 559,6 т* 72 266 руб. = 40 440 054 руб.При этом учтём изменение переменных расходов, связанных с производством черновой меди: известняк, кварцит, антрацит, электроэнергия, затраты передела брикетирования.Таблица 4.1. Расчет увеличения переменных расходов на производство дополнительного объема черновой медиНаименованиеЕд. изм.Кол-воЦена, руб.Сумма, руб.Затраты металлургического переделаКварцит Бобровского карьерат766,81 222,97937 773Известнякт333,2861,74287 132Антрацитсмт65,59 329,19611 062Электроэнергиятыс. квт.ч536,64 077,492 187 981Затраты передела брикетированият3997791,53 163 626Итого7 187 574Годовая сумма амортизации оборудования составит:1 500 000 * 0,07 = 105 000 руб.Налог на имущество 2% от балансовой стоимости оборудования1 500 000 * 0,02 = 30 000 руб.Прибыль до налогообложения = Доходы – Текущие расходыП = 40 440 054 - 7 187 574 - 135 000 = 33 117 480руб.Ставка налога на прибыль составляет 20%.Налог на прибыль=Прибыль до налогообложения * 0,2НП = 33 117 480 * 0,2 = 6 623 496 руб.Чистая прибыль=Прибыль до налогообложения-Налог на прибыльЧП = 33 117 480 - 6 623 496 = 26 493 984 руб.Денежные потоки=Чистая прибыль+ Сумма амортизацииДП = 26 493 984 + 105 000 = 26 598 984руб.Срок окупаемости= Капитальные вложения /Денежные потокиСрок окупаемости = 1 500 000/26 598 984= 0,06Срок окупаемости реализации проекта составляет 0,06 года.Учитывая, что вложенные денежные средства в новое оборудование сократит время простоя на ремонт и окупятся в столь короткий срок экономический эффект можно считать положительным.ЗАКЛЮЧЕНИЕАвтоматизация технологических процессов и производств, безусловно, является перспективным направлением развития любого производства. Применение современных систем автоматизации позволяет увеличить производительность труда, снизить расходы на энергоресурсы, исключить аварии, связанные с человеческим фактором.Внедрение системы автоматизированного электропривода конвертера КГ-6-80Ц является достаточно дорогостоящим, но снижение эксплуатационных затрат, потребления электрической энергии, увеличение срока службы электропривода, улучшение качества выпускаемой продукции, а также снижение простоев на ремонт оборудования, позволяют получить хороший экономический эффект.В ходе выполнения данной выпускной квалификационной работы я изучил особенности технологического процесса получения черновой меди. Осуществил расчет (в программном комплексе MATLAB) и подбор электрического привода для конвертера КГ-6-80Ц, а также выбрал ЧРП согласно проведенным расчетам и требованиям технологического процесса. Кроме того, я закрепил навыки выполнения проектов по автоматизации технологических процессов и производств, систематизировал полученные в ходе обучения знания.Таким образом, поставленная в начале работы цель была мною достигнута.Выпускная квалификационная работа состоит из двух частей:1. Пояснительная записка.2. Графический материал.Пояснительная записка содержит следующие главы:- анализ технологического процесса МПЦ УСПИК ООО «ММСК»;- анализ состояния системы электрохозяйства и электрооборудования промплощадки ООО «ММСК»;- специальная часть;- технико-экономическое обоснование проекта;Графическая часть содержит:- однолинейные схемы электроснабжения МПЦ УСПиК (форматы А1 и А2);- принципиальную электрическую схему управления электроприводом конвертера КГ-6-80Ц (формат А1);- функциональную схему автоматизации электропривода конвертера КГ-6-80Ц (формат А1).СПИСОК СОКРАЩЕНИЙ И УСЛОВНЫХ ОБОЗНАЧЕНИЙГОСТ – государственный стандарт;ИЭ – инструкция по эксплуатации;МПЦ – медеплавильный цех;ООО «ММСК» – общество с ограниченной ответственностью «Медногорский медно-серный комбинат»;ПБ – правила безопасности;ПАП – плавильный агрегат «Победа»;ПК – персональный компьютер;ТИ – технологическая инструкция;ТР – технологический регламент;УБ – участок брикетирования;УПСиШ – участок подготовки сырья и шихты;УСПиК - участок сократительной плавки и конвертирования;УПиГ – участок пыли и газоулавливания;УИО – установка испарительного охлаждения;ФНП – федеральные нормы и правила в области промышленной безопасности;ЦСК – цех серной кислоты;УПП – участок переработки пыли;ЧРП – частотно-регулируемый привод;ШП – шахтные печи;ШРМ – шлакоразливочная машина.СПИСОК ИСПОЛЬЗОВАННОЙ ЛИТЕРАТУРЫПриложение АТехническое заданиена выполнение ВКРРазработка системы автоматизированного электропривода конвертера КГ-6-80Ц ООО «ММСК»(Наименование темы магистерской диссертации)ООО «ММСК», г. Медногорск(Название предприятия)АдушкинАнтонСергеевич(ФИО магистранта)Верхняя Пышма2020 г.ПриложениеБОднолинейные схемы электроснабжения МПЦ УСПиКПриложениеВТехнологические регламенты, технологические инструкции и инструкции по эксплуатацииПриложениеГГодовой график ППР электрооборудования УСПиК медеплавильного цеха на 2019 г.ПриложениеДФункциональная схема автоматизации электропривода конвертера КГ-6-80ЦПриложениеЕПринципиальная электрическая схема управления электроприводом конвертера КГ-6-80Ц