Магістр ДонНТУ Пущинський Максим Ігорович П.І.Б.: Пущинський Максим Ігорович
Університет: 2005-2011 роки  — Донецький національный технічний університет
Факультет: Електротехнічний
Кафедра: Електропривід и автоматизація промислових установок
Фах: Електромеханічні системи автоматизації та електропривід
Тема випускної роботи: Аналіз техніко-економічних аспектів модернізації потужних електроприводів механізмів металургійної галузі
Науковий керівник: Світличний Олексій Васильович
 

Аналіз техніко-економічних аспектів модернізації потужних електроприводів механізмів металургійної галузі

Нинішня ситуація в українській металургії

Поки українські металурги нарощують виробництво, на світовому ринку сталі спостерігається стійка тенденція надвиробництва. У той же час, українські металургійні підприємства вимагають переозброєння. Якщо в найближче десятиліття не виправити ситуацію, то Україна може втратити сильні позиції на ринку чорної металургії.

Під час економічної кризи вітчизняний гірничо-металургійний комплекс (ГМК) стояв на межі повної зупинки. У відповідь на виклик кризи уряд встановив пільги щодо тарифів на перевезення вантажів залізничним транспортом та електроенергію, що відпускається. Тому цей рік розпочався для металургійної галузі вдало. У I кварталі вітчизняні металурги збільшили виплавку сталі в порівнянні з відповідним періодом минулого року на 16% - до 8064000 т. Випуск чавуну за цей період виріс на 18% - до 6973000 т. Виробництво прокату в січні-березні зросло на 8% - до 6755000 т.

Преференції були продовжені постановою № 289 від 24 березня 2010р. Згідно з ними, для підприємств ГМК були встановлені тарифи на перевезення вантажів залізничним транспортом на рівні жовтня 2008 року. Національною комісією регулювання електроенергетики було рекомендовано встановити на II квартал тарифи на рівні листопада 2009 року. Хороші виробничі показники призвели до того, що в уряді говорять про можливе скасування пільги для підприємств ГМК з III кварталу. "Пільги можуть бути скасовані у разі збереження позитивних тенденцій на світових ринках. Проте, якщо ситуація погіршиться, уряд буде і надалі надавати підтримку галузі", - заявляє заступник міністра промислової політики Сергій Біленький. За весь період дії меморандуму вітчизняні металурги отримали преференцій на суму більш ніж 1,5 млрд грн. Це велика сума, яку хотілося б бачити в бюджеті, але внутрішня і особливо зовнішня ринкові кон'юнктури дають привід засумніватися в тому, що пільги будуть скасовані.

На даному етапі власники металургійних активів в Україні стоять на роздоріжжі.

Металургійний комплекс потребує модернізації. Близько 70% металургійних активів в Україні вимагають заміни. Але під впливом кризи українські металурги призупинили реалізацію більшості проектів модернізації виробництва.

Всупереч очікуванням, внутрішнє зростання так і не відновилось. Це відбувається в основному за рахунок тривалої стагнації в будівельній сфері та машинобудуванні. Велика частка продуктів металургії в національному продукті України та незначний внутрішній попит на неї, веде до сильної залежності від експортних операцій. Але світовий попит нестабільний, більш того, зараз спостерігається перевиробництво на ринку продукції з чорних металів. Це не дозволяє власникам метпідприємств акумулювати кошти на модернізацію.

У тому, що перспективи української металургії занадто туманні, винні самі власники. У гонитві за довгим рублем програми з модернізації почали здійснюватися пізно і велися не досить інтенсивно.

Тому в кризу майже всі підприємства ГМК увійшли переважно із застарілим обладнанням і великими витратами.

Для того, щоб виправити ситуацію, металургам треба згорнути економічно невигідне виробництво, сконцентрувавши інвестиції на поліпшення якості продукції пріоритетних підприємств. Якщо Україна зможе провести масштабну модернізацію і почати випускати більш якісну продукцію, це будуть всього кілька старих заводів, а не 70% української металургії.

У своїй дипломній роботі я буду розглядати доцільність модернізації потужних електроприводів в механізмах металургійної галузі [8].

Модернізація – часткове поліпшення конструкції з метою збільшення продуктивності та підвищення функціональності електрообладнання, заміна морально застарілої елементної бази електрообладнання на сучасну.

Основні технічні агрегати, модернізацію яких доцільно виконувати:

  1. Крани загального та спеціального призначень.
  2. Прокатні стани.
  3. Агломашини.
  4. Дробильні машини.
  5. Маніпулятори ковальські.
  6. Вагоноперекидач.
  7. Механізми доменної печі (колошники, скіповий підйомник та ін.).
  8. Трансферкар.
  9. Вагон-ваги.
  10. Вагонотолкачі.
  11. Пристрій безперервного розливання сталі.

Основні напрями модернізації електроприводів технологічних агрегатів:

  1. Заміна морально застарілої елементної бази на сучасну вітчизняного або імпортного виробництва.
  2. Зміна системи управління електроприводами окремих механізмів і агрегату в цілому із застосуванням комплектних електроприводів (КЕП), комплектних пристроїв керування електроприводами (ККЕП).

За наявності приводу постійного струму можлива заміна електродвигунів постійного струму на аналогічні асинхронні електродвигуни з короткозамкненим ротором з аналогічними механічними характеристиками і заміною контакторних панелей управління на шафи управління з перетворювачем частоти.

За наявності приводу змінного струму з асинхронними електродвигунами змінного струму з фазним ротором можлива заміна на електродвигуни з короткозамкненим ротором і заміною контакторних панелей управління на шафи з частотними перетворювачами [5].

Тенденція эволюції пристроїв, що працюють під керівництвом электроприводів, зображена на анімації нижче

Еволюція пристроїв, що працюють під керівництвом електроприводів

Рисунок 1  — Еволюція пристроїв, що працюють під керівництвом електроприводів (Анімація складається з 3 кадрів з затримкою 500 мс між кадрами; кількість циклів відновлення обмежено 7-ма, розмір 314*314, 197 кБ, створено в MP GIF Animator)

Області застосування частотних перетворювачів

На базі частотних перетворювачів можуть бути реалізовані системи регулювання швидкості наступних об'єктів:

  1. насосів гарячої та холодної води в системах водо-і теплопостачання, допоміжного обладнання котельних, ТЕС, ТЕЦ і котлоагрегатів;
  2. рольганги, конвеєри, транспортери та інші транспортні засоби;
  3. дозатори і живильники;
  4. дробарки, млини, мішалки, екструдери;
  5. центрифуги різних типів;
  6. обладнання прокатних станів та інших металургійних агрегатів;
  7. приводи бурових верстатів, електробурів, бурового обладнання;
  8. електроприводи верстатного обладнання;
  9. високооборотні механізми (шпинделі шліфувальних верстатів і т.п.);
  10. кранове обладнання;
  11. механізми силових маніпуляторів і т.д.;

Переваги

Застосування пристроїв плавного регулювання частоти обертання, крім економії до 40% споживаної приводом електроенергії (залежно від режиму роботи), дає ряд додаткових переваг, а саме:

  1. плавний пуск і зупинка двигуна виключає шкідливий вплив перехідних процесів (гідравлічний удар) в напірних трубопроводах та технологічному обладнанні;
  2. пуск двигуна здійснюється при струмах, обмежених на рівні номінального значення, що підвищує довговічність двигуна, знижує вимоги до потужності живильної мережі і потужності комутуючих пристроїв;
  3. можлива модернізація діючих технологічних агрегатів без заміни насосного обладнання і практично без перерв у його роботі.

Системи управління на базі частотних перетворювачів можуть мати будь-які технологічно необхідні функції, реалізація яких можлива як за рахунок вбудованих в перетворювачі програмованих контролерів, так і додаткових контролерів, які функціонують спільно з перетворювачами [4].

Пристрої плавного пуску

Область застосування

  1. Насоси, вентилятори і компресори.
  2. Транспортери і конвеєри.
  3. Важко навантажені та інерційні механізми.
  4. Шліфувальні, металообробні та деревообробні верстати.
  5. Машини та механізми з ремінною, ланцюговою та іншими видами трансмісій, редуктори та інші пристрої.

Переваги:

  1. Дозволяє налаштовувати пусковий момент.
  2. Зменшує пусковий струм.
  3. Зменшує втрати після розгону завдяки шунтуючому контактору.
  4. Здійснює можливість каскадного пуску і зупинки кількох двигунів одним пристроєм плавного пуску.
  5. Покращує умови експлуатації приводного механізму.
  6. Покращує умови експлуатації двигуна, пускозахисної апаратури та мережі енергопостачання.
  7. Пристрої плавного пуску скорочують витрати на обслуговування.
  8. Можливість управління по інтерфейсах RS232 і RS485.

Види пуску:

  1. Плавний пуск із заданим обмеженням струму.
  2. Пуск двигуна плавним збільшенням напруги з заданим темпом.
  3. Пуск із початковим кидком струму для отримання підвищеного пускового моменту.

Види гальмування з пристроєм плавного пуску:

  1. Зупинка із заданою інтенсивністю.
  2. Динамічне гальмування.

Захисти:

  1. Час - струмовий і максимально струмовий захист двигуна;
  2. Захист від втрати фази;
  3. Захист від перегріву двигуна та перетворювача;
  4. Захист від тривалого запуску.

Основні характеристики пристрою плавного пуску (ППП) синхронних і асинхронних двигунів:

  1. електронний захист двигуна
  2. аналогові пристрої м'якого пуску і гальмування
  3. регулятори потужності, регулятори напруги
  4. високовольтний плавний пуск
  5. плавний пуск, плавне зупинення
  6. стабілізація і обмеження напруги
  7. рівномірне обертання, м'який пуск електродвигуна
  8. підвищення ресурсу машини
  9. системи ненаголошеного пуску високовольтних електродвигунів
  10. плавний пуск і вибіг трифазних асинхронних двигунів
  11. плавний пуск із заданим темпом пуску
  12. плавний пуск із обмеженням пускового струму
  13. пуск із початковим імпульсом струму
  14. підтримання тиску на виході насоса
  15. гнучке управління технологічним процесом
  16. плавний пуск/зупинка насосних агрегатів
  17. плавний пуск і тепловий захист від перевантажень [3].

Висновки

Проведення модернізації електроприводів технологічного агрегату з застосуванням новітніх розробок забезпечить безперебійну роботу агрегату до наступного капітального ремонту, збільшить його ефективність і функціональність, зменшить зношування складових деталей і вузлів конструкції.

Автореферат не закінчено. З повною версією роботи можна буде ознайомитись у автора або у його наукового керівника у 2011 році.

Список літератури

  1. Металлургия Украины / Википедия / Інтернет ресурс.  — Режим доступу: http://ru.wikipedia.org/wiki/Металлургия_Украины
  2. Motor controller / Wikipedia / Інтернет ресурс.  — Режим доступу: http://en.wikipedia.org/wiki/Motor_controller
  3. Модернизация электропривода / OOO "Дельта Электроникс" / Інтернет ресурс.  — Режим доступу: http://www.eldvig.com/index1
  4. Энергосберегающая модернизация / "Продиндустрия" - аналитический журнал: пищевая промышленность, торговля и общественное питание. / Інтернет ресурс.  — Режим доступу: http://www.prodindustry.ru/archive/2010/february/0004.php
  5. Модернизация электропривода / Официальный сайт РОСЭК / Інтернет ресурс.  — Режим доступу: http://www.roselectro.ru/napravleniya-deyatelnosti/modernizatsiya-elektroprivoda.html
  6. Кризис vs Модернизация. Кто кого? / Ежедневные новости металлургии :: Metaldaily.ru / Інтернет ресурс.  — Режим доступу: 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 / Інтернет ресурс.  — Режим доступу: http://en.cnki.com.cn/Article_en/CJFDTOTAL-ZGDC200601025.htm
  8. Быстрова О. Металлургии грозит кризис перепроизводства / Независимая газета / Інтернет ресурс.  — Режим доступу: http://www.ng.ru/economics/2001-03-31/4_metallurg.html
  9. What is powder metallurgy / Інтернет ресурс.  — Режим доступу: http://mfg.eng.rpi.edu/GMP/handouts/PM.pdf
  10. POWDERED METALLURGY – PLANETARY MOTOR ASSEMBLY  — ASCO Sintering / Sintering – ASCO Sintering Company - Powder Metallurgy / Інтернет ресурс.  — Режим доступу: http://www.ascosintering.com/planetary-motor.php