Магистр ДонНТУ Пущинский Максим Игоревич Ф.И.О.: Пущинский Максим Игоревич
Университет: 2005-2011 гг.  — Донецкий национальный технический университет
Факультет: Электротехнический
Кафедра: Электропривод и автоматизация промышленных установок
Специальность: Электромеханические системы автоматизации и электропривод
Тема выпускной работы: Анализ технико-экономических аспектов модернизации мощных электроприводов механизмов металлургической отрасли
Научный руководитель: Светличный Алексей Васильевич
 

Анализ технико-экономических аспектов модернизации мощных электроприводов механизмов металлургической отрасли

Нынешняя ситуация в Украинской Металлургии

Пока украинские металлурги наращивают производство, на мировом рынке стали наблюдается устойчивая тенденция перепроизводства. В то же время, украинские металлургические предприятия требуют перевооружения. Если в ближайшее десятилетие не исправить ситуацию, то Украина может потерять сильные позиции на рынке черной металлургии.

Во время экономического кризиса отечественный горно-металлургический комплекс (ГМК) стоял на грани полной остановки. В ответ на вызов кризиса правительство установило льготы по тарифам на перевозку грузов железнодорожным транспортом и отпускаемую электроэнергию. Поэтому этот год начался для металлургической отрасли удачно. В I квартале отечественные металлурги увеличили выплавку стали по сравнению с соответствующим периодом прошлого года на 16% – до 8,064 млн т. Выпуск чугуна за этот период вырос на 18% – до 6,973 млн т. Производство проката в январе-марте выросло на 8% – до 6,755 млн т.

Преференции были продлены постановлением №289 от 24 марта 2010г. Согласно им, для предприятий ГМК были установлены тарифы на перевозку грузов железнодорожным транспортом на уровне октября 2008 года. Национальной комиссии регулирования электроэнергетики было рекомендовано установить на II квартал тарифы на уровне ноября 2009 года. Хорошие производственные показатели привели к тому, что в правительстве поговаривают о возможной отмене льготы для предприятий ГМК с III квартала. "Льготы могут быть отменены в случае сохранения положительных тенденций на мировых рынках. Однако если ситуация ухудшится, правительство будет и в дальнейшем оказывать поддержку отрасли" , - заявляет заместитель министра промышленной политики Сергей Беленький. За весь период действия меморандума отечественные металлурги получили преференций на сумму более чем 1,5 млрд грн. Это большая сумма, которую хотелось бы видеть в бюджете, но внутренняя и особенно внешняя рыночные конъюнктуры дают повод усомниться в том, что льготы будут отменены.

На данном этапе собственники металлургических активов в Украине стоят на распутье.

Металлургический комплекс требует модернизации. Около 70% металлургических активов в Украине требуют замены. Но под влиянием кризиса украинские металлурги приостановили реализацию большинства проектов модернизации производства.

Вопреки ожиданиям, внутренний рост так и не восстановился. Это происходит в основном за счет продолжающейся стагнации в строительной сфере и машиностроении. Большая доля продуктов металлургии в национальном продукте Украины и незначительный внутренний спрос на нее, ведет к сильной зависимости от экспортных операций. Но мировой спрос нестабилен, более того, сейчас наблюдается перепроизводство на рынке продукции из черных металлов. Это не позволяет собственникам метпредприятий аккумулировать средства на модернизацию.

В том, что перспективы украинской металлургии слишком туманны, виноваты сами собственники. В погоне за длинным рублем программы по модернизации начали осуществляться поздно и велись не достаточно интенсивно.

Поэтому в кризис почти все предприятия ГМК вошли преимущественно с устаревшим оборудованием и большими издержками.

Для того, чтобы исправить ситуацию, металлургам нужно свернуть экономически невыгодное производство, сконцентрировав инвестиции на улучшении качества продукции приоритетных предприятий. Если Украина сможет провести масштабную модернизацию и начать выпускать более качественную продукцию, это будут всего несколько старых заводов, а не 70% украинской металлургии [8].

В своей дипломной работе я буду рассматривать целесообразность модернизации мощных электроприводов в механизмах металлургической отрасли.

Модернизация – частичное улучшение конструкции в целях увеличения производительности и повышения функциональности электрооборудования, замена морально устаревшей элементной базы электрооборудования на современную.

Основные технические агрегаты, модернизацию которых целесообразно выполнять:

  1. Краны общего и специального назначений.
  2. Прокатные станы.
  3. Агломашины.
  4. Дробильные машины.
  5. Манипуляторы кузнечные.
  6. Вагоноопрокидыватели.
  7. Механизмы доменной печи (колошник, скиповый подъемник и др.).
  8. Трансферкар.
  9. Вагон-весы.
  10. Вагонотолкатели.
  11. Устройство непрерывной разливки стали.

Основные направления модернизации электроприводов технологических агрегатов:

  1. Замена морально устаревшей элементной базы на современную отечественного или импортного производства.
  2. Изменение системы управления электроприводами отдельных механизмов и агрегата в целом с применением комплектных электроприводов (КЭП), комплектных устройств управления электроприводами (КУЭП).

При наличии привода постоянного тока возможна замена электродвигателей постоянного тока на аналогичные асинхронные электродвигатели с короткозамкнутым ротором с аналогичными механическими характеристиками и заменой контакторных панелей управления на шкафы управления с преобразователем частоты.

При наличии привода переменного тока с асинхронными электродвигателями переменного тока с фазным ротором возможна замена на электродвигатели с короткозамкнутым ротором и заменой контакторных панелей управления на шкафы с частотными преобразователями [5].

Тенденция эволюции устройств, работающих под управлением электроприводов, изображена на анимации ниже.

Эволюция устройств, работающих под управлением электроприводов

Рисунок 1  — Эволюция устройств, работающих под управлением электроприводов (Анимация состоит из 3 кадров с задержкой 500 мс между кадрами; задержка перед новым циклом составляет 1с; количество циклов воспроизведения ограничено 7-ю, размер 314*314, 197 кБ, создано в MP GIF Animator)

Области применения частотных преобразователей

На базе частотных преобразователей могут быть реализованы системы регулирования скорости следующих объектов:

  1. насосов горячей и холодной воды в системах водо- и теплоснабжения, вспомогательного оборудования котельных, ТЭС, ТЭЦ и котлоагрегатов;
  2. рольганги, конвейеры, транспортеры и другие транспортные средства;
  3. дозаторы и питатели;
  4. дробилки, мельницы, мешалки, экструдеры;
  5. центрифуги различных типов;
  6. оборудование прокатных станов и других металлургических агрегатов;
  7. приводы буровых станков, электробуров, бурового оборудования;
  8. электроприводы станочного оборудования;
  9. экскаваторное оборудование;
  10. крановое оборудование;
  11. механизмы силовых манипуляторов и т.п.

Преимущества

Применение устройств плавного регулирования частоты вращения, помимо экономии до 40% потребляемой приводом электроэнергии (в зависимости от режима работы), дает ряд дополнительных преимуществ, а именно:

  1. плавный пуск и остановка двигателя исключает вредное воздействие переходных процессов (гидравлический удар) в напорных трубопроводах и технологическом оборудовании;
  2. пуск двигателя осуществляется при токах, ограниченных на уровне номинального значения, что повышает долговечность двигателя, снижает требования к мощности питающей сети и мощности коммутирующей аппаратуры;
  3. возможна модернизация действующих технологических агрегатов без замены насосного оборудования и практически без перерывов в его работе.

Системы управления на базе частотных преобразователей могут иметь любые технологически требуемые функции, реализация которых возможна как за счет встроенных в преобразователи программируемых контроллеров, так и дополнительных контроллеров, функционирующих совместно с преобразователями [4].

Устройства плавного пуска

Область применения

  1. Насосы, вентиляторы и компрессоры.
  2. Транспортеры и конвейеры.
  3. Тяжело нагруженные и инерционные механизмы.
  4. Шлифовальные, металлообрабатывающие и деревообрабатывающие станки.
  5. Машины и механизмы с ременной, цепной и другими видами трансмиссий, редукторы и другие устройства.

Преимущества:

  1. Позволяет настраивать пусковой момент.
  2. Уменьшает пусковой ток.
  3. Уменьшает потери после разгона благодаря шунтирующему контактору.
  4. Осуществляет возможность каскадного пуска и остановки нескольких двигателей одним устройством плавного пуска.
  5. Улучшает условия эксплуатации приводного механизма.
  6. Улучшает условия эксплуатации двигателя, пускозащитной аппаратуры и сети энергоснабжения.
  7. Устройства плавного пуска сокращают расходы на обслуживание.
  8. Возможность управления по интерфейсам RS232 и RS485.

Виды пуска:

  1. Плавный пуск с заданным ограничением тока.
  2. Пуск двигателя плавным увеличением напряжения с заданным темпом.
  3. Пуск с начальным броском тока для получения повышенного пускового момента.

Виды торможения с устройством плавного пуска:

  1. Остановка с заданной интенсивностью.
  2. Динамическое торможение.

Защиты:

  1. Время - токовая и максимально токовая защита двигателя;
  2. Защита от потери фазы;
  3. Защита от перегрева двигателя и преобразователя;
  4. Защита от затянувшегося запуска.

Основные характеристики устройства плавного пуска (УПП) синхронных и асинхронных двигателей:

  1. электронная защита двигателя
  2. аналоговые устройства мягкого пуска и торможения
  3. регуляторы мощности, регуляторы напряжения
  4. высоковольтный плавный пуск
  5. плавный пуск, плавный останов
  6. стабилизация и ограничение напряжения
  7. равномерное вращение, мягкий пуск электродвигателя
  8. повышение ресурса машины
  9. системы безударного пуска высоковольтных электродвигателей
  10. плавный пуск и выбег трехфазных асинхронных двигателей
  11. плавный пуск с заданным темпом пуска
  12. плавный пуск с ограничением пускового тока
  13. пуск с начальным импульсом тока
  14. поддержание давления на выходе насоса
  15. гибкое управление технологическим процессом
  16. плавный пуск/останов насосных агрегатов
  17. плавный пуск и тепловая защита от перегрузок [3]

Заключение

Проведение модернизации электроприводов технологического агрегата с применением новейших разработок обеспечит бесперебойную работу агрегата до следующего капитального ремонта, увеличит его эффективность и функциональность, уменьшит износ составных деталей и узлов конструкции.

Автореферат не закончен. С полной версией работы можно будет ознакомиться у автора либо его научного руководителя в 2011 году.

Список литературы

  1. Металлургия Украины / Википедия / Интернет ресурс.  — Режим доступа: http://ru.wikipedia.org/wiki/Металлургия_Украины
  2. Motor controller / Wikipedia / Интернет ресурс.  — Режим доступа: http://en.wikipedia.org/wiki/Motor_controller
  3. Модернизация электропривода / OOO "Дельта Электроникс" / Интернет ресурс.  — Режим доступа: http://www.eldvig.com/index1
  4. Энергосберегающая модернизация / "Продиндустрия" - аналитический журнал: пищевая промышленность, торговля и общественное питание. / Интернет ресурс.  — Режим доступа: http://www.prodindustry.ru/archive/2010/february/0004.php
  5. Модернизация электропривода / Официальный сайт РОСЭК / Интернет ресурс.  — Режим доступа: http://www.roselectro.ru/napravleniya-deyatelnosti/modernizatsiya-elektroprivoda.html
  6. Кризис vs Модернизация. Кто кого? / Ежедневные новости металлургии :: Metaldaily.ru / Интернет ресурс.  — Режим доступа: http://www.metaldaily.ru/news/news25929.html
  7. Xian-qing C., Jian-guang Z., Ren-yua T. Vector Controlled Permanent Magnet Synchronous Motor Drive with Adaptive Fuzzy Neural Network Controller / China National Knowledge Infrastructure --- Download Paper / Интернет ресурс.  — Режим доступа: http://en.cnki.com.cn/Article_en/CJFDTOTAL-ZGDC200601025.htm
  8. Быстрова О. Металлургии грозит кризис перепроизводства / Независимая газета / Интернет ресурс.  — Режим доступа: http://www.ng.ru/economics/2001-03-31/4_metallurg.html
  9. What is powder metallurgy / Интернет ресурс.  — Режим доступа: http://mfg.eng.rpi.edu/GMP/handouts/PM.pdf
  10. POWDERED METALLURGY – PLANETARY MOTOR ASSEMBLY  — ASCO Sintering / Sintering – ASCO Sintering Company - Powder Metallurgy / Интернет ресурс.  — Режим доступа: http://www.ascosintering.com/planetary-motor.php