Автоматизированный электропривод буксировочной лебедки

Содержание:
Введение 5
Глава 1 Электропривод буксировочной леюедки. 7
1.1 Буксировочные устройства и способы буксировки 7
1.2 Особенности электроприводов буксирных лебедок. 8
1.3 Условия работы 11
1.4 Правила технической эксплуатации буксирного устройства 15
1.5 Требования Регистра 16
1.6 Типовые электроприводы буксирных лебедок, их достоинства и недостатки 17
1.6.1 Электропривод системы Г-Д (генератор-двигатель) 17
1.6.2 Электропривод с многоскоростным короткозамкнутым двигателем 21
1.6.3 Частотно-регулируемый привод 22
1.7 Вывод: 23
Глава 2 Способы частотного регулирования скорости в электроприводе переменного тока. 24
2.1 Инвертор 24
2.2 Преобразователи частоты SIEMENS 24
2.3 Автономный инвертор напряжения (АИН) 25
2.4 Автономные инверторы тока (АИТ) 27
2.5 Непосредственные преобразователи частоты (НПЧ) 29
2.6 Расчет и выбор двигателя буксирной лебедки 31
2.7 Вывод: 34
Глава 3 Разработка системы управления электропривода буксировочной лебедки. 35
3.1 Система подчиненного регулирования 35
3.2 Настройка на модульный оптимум. 35
3.3 Методика синтеза регулирования 38
3.4 Контроллеры SIEMENS 40
3.5 Математический анализ САУ 40
3.6 Синтез САУ 42
3.7 Моделирование систем в среде MATLAB 45
3.8 Вывод: 46
Глава 4 Техника безопасности 46
4.1 Техника Безопасности при швартовых испытания электропривода буксировочной лебедки. 46
Общие положения 47
Проверка изоляции сопротивления 47
Проверка электропривода под нагрузкой и автоматического пуска 48
Проверка действия автоматического выключателя и Проверка дистанционного управления электроприводом 48
Испытание при нагреве. 48
4.2 Правила эксплуатации автоматизированного электропривода буксировочной лебедки. 48
4.3 Вывод: 51
Глава 5 Экономический расчет. 52
5.1 Расчёт сравнительной экономической эффективности электропривода буксировочной лебедки с системой г-д (базовый вариант) и частотно-регулируемого электропривода (проектируемый вариант) 52
5.1.1 Расчёт капитальных затрат 55
5.2 Расчёт эксплуатационных затрат 56
5.4 Расчет показателей сравнительной эффективности. 58
5.5 Вывод: 58
Заключение 59
Список литературы 60

Введение

Буксирные лебедки предназначены для буксировки судов и других плавучих объектов. Они устанавливаются на буксирах, спасателях, ледоколах. Особое значение процесс буксировки приобретает при морских научных исследованиях, когда в качестве буксируемого объекта используются подводные аппараты или зонды. Надежность и высокая степень управляемости буксируемого объекта, возможность обеспечения стабилизации глубины погружения являются залогом успеха и безопасности при использовании дорогостоящего научно-исследовательского оборудования.
Волнение, рыскание судов, шквалы приводят к появлению в буксирном канате больших динамических нагрузок. Если не принять соответствующих мер, то даже самый прочный буксирный канат не сможет обеспечить надежную связь судов.
Возможность буксировки обеспечивается применением автоматических буксирных лебедок (АБЛ).
Основной задачей АБЛ является поддержание постоянным натяжение буксирного троса, т. к. резкие рывки могут вызвать его обрыв, а при маневрировании – даже опрокидывание буксира. Чрезмерные слабина и провисание троса могут привести к наматыванию его на винт буксира. Надежная работа буксирных устройств и эффективное управление представляют собой важные факторы в обеспечении безопасности судна.
Многие суда в настоящие время имеют устаревшие буксировочные устройства, поэтому вопрос их замены весьма актуален.
Цель дипломного проекта - разработка автоматизированного электропривода буксирной лебедки с поддержанием постоянства усилия натяжения троса, который обеспечит высокоэффективный и надежный процесс буксировки в условиях морского волнения.
Для достижения поставленной цели необходимо решить следующие задачи:
1. Проанализировать требования и условия работы буксирных устройств и электроприводов, их особенности, возможности.
2. Рассмотреть типовые электроприводы, проанализировать их возможности, достоинства и недостатки.
3. Произвести выбор электропривода и проверку двигателя.
4. Разработать систему управления электроприводом.
5. Выполнить экономический расчет.
6. Рассмотреть вопросы техники безопасности.
 

В процессе дипломного проектирования рассматривались условия работы буксирных устройств, их особенности, требования, предъявляемые к ним. Был выполнен обзор типовых электроприводов буксирных устройств, проанализированы их достоинства и недостатки. Исследование показало, что оптимальным решением будет выбор асинхронного короткозамкнутого двигателя с полупроводниковым преобразователем частоты. Такой электропривод обладает достоинствами систем постоянного тока (глубина и плавность регулирования), а асинхронный короткозамкнутый двигатель прост и удобен в обслуживании.
У электроприводов есть несколько вариантов частотного регулирования: через автономный инвертор напряжения и автономный инвертор тока. Каждый из них имеет свои достоинства и недостатки, но, исходя из требований к работе электропривода, целесообразно использовать преобразователь частоты с автономным инвертором тока.
Правильный выбор электропривода является обязательным условием высокопроизводительной и экономичной работы механизма. По номинальному тяговому усилию в буксирном тросе была рассчитана мощность исполнительного двигателя, и выбран асинхронный короткозамкнутый двигатель типа ,,,,,,,,,, и преобразователь частоты на базе АИТ ,,,,,,,,,,,,,,,.
Широкое распространение получили два закона управления – векторный и скалярный. Рассмотрев их особенности, был выбран векторный. Выбор закона под¬держания постоянства потокосцепления ротора позволил спроектировать простую систему управления с высокими динамическими показателями. Была разработана функциональная схема системы управления, определены обратные связи и типы регуляторов.
Расчеты показали, что спроектированный электропривод соответствует всем требованиям, предъявляемым к подобным устройствам