Введение. 
Модернизация электропривода главного подъёма стрелочного крана

Грузоподъемные краны занимают ведущее место в системе машин для механизации монтажных и погрузочно-разгрузочных работ в строительстве. С помощью грузоподъемных кранов достигаются высокие темпы и индустриальность производства строительно-монтажных работ. Объектами применения таких машин являются практически все строительные площадки и пункты грузопереработки (склады и др.).

Грузоподъемные краны относятся к машинам цикличного действия, так как их рабочий процесс состоит из отдельных чередующихся циклов, включающих рабочие и вспомогательные периоды. Они обеспечивают обслуживание большой площадки рабочей зоны, равной двойному вылету (башенных, пневмоколесных, гусеничных кранов) и ходу грузовой тележки (козловых и мостовых кранов), умноженным на длину подкрановых путей. Для увеличения мобильности кранов применяются современные способы их монтажа, демонтажа, транспортирования, подготовки к эксплуатации.

На развитие исполнений кранов, составляющих основную часть парка машин эксплуатационных баз (башенные, пневмоколесные и гусеничные краны), оказывают влияние происходящие изменения в строительном производстве: индустриальность работ, в т. ч. при реконструкции промышленных и гражданский зданий, расширение масштабов замены домов устаревших серий новыми в сложившихся дворовых территориях. Неотъемлемой частью организационно-технологических решений на строительных площадках являются проекты производства работ и технологические карты, в которых приведены последовательность выполнения технологических комплексов и операций грузоподъемными кранами, места установки и безопасные рабочие зоны машин.

Электропривод кранов с момента своего появления занимает главенствующее положение в краностроении. Первый электрический портальный кран был построен в 1890 г. фирмой «Кампна-гель». В первом десятилетии XX века такие фирмы как «Демаг», «Кампнагель», «Бабкокс — Вилькокс» и др. осваивают производство портовых перегрузочных кранов с электроприводом. Однако слабая энерговооруженность портов и припортовых регионов не позволила широко использовать такого рода технику. В это время преобладают однодвигательный электропривод с громоздкими и неудобными механическими трансмиссиями.

С развитием электромашиностроения и ростом энерговооруженности портов совершенствуются и конструкции кранов в первую очередь благодаря созданию многодвигательных систем с индивидуальными приводами на каждый механизм. Поколение кранов 30—40-х годов имеет уже независимые электроприводы на всех рабочих механизмах (подъем, поворот, изменение вылета стрелы, передвижение), что дает возможность совмещать рабочие операции в цикле крана, обеспечивая при этом удобство управления и существенное повышение производительности. Управление двигателями ведется при помощи простейших аппаратов непосредственного управления — силовых контроллеров.

Практика морских портов требовала существенного повышения производительности на перегрузочных работах. Растут рабочие скорости, обязательными становятся такие передовые методы работы, как сокращение времени цикла крана за счет максимального совмещения движений. Системы управления на силовых контроллерах не обеспечивают выполнение этих требований. Большие габаритные размеры, трудность в управлении не дают возможности сблокировать на одну рукоятку два контроллера, реализовать даже простейшие элементы автоматизации электроприводов и т. п.

В конце 40-х и начале 50-х годов появляются системы управления, построенные на аппаратуре косвенного управления — магнитные контроллеры. Поколение кранов этих лет («Каяр», «Аппле-важ», «Кировец», «Черетти — Танфани», «Абус» и др.) уже имеют на всех приводах индивидуальные электроприводы с управлением на магнитных контроллерах с элементами автоматизации. Разгон и торможение двигателей автоматические, предусмотрены защиты и блокировки, обеспечивающие безопасную и безаварийную работу. Утяжеляется режим работы двигателей, увеличивается количество переключений в единицу времени. Это привело к разработке специального кранового электрооборудования, позволяющего эксплуатировать перегрузочную технику с максимальной эффективностью. Разрабатываются новые сложные системы крановых электроприводов.

В 70-х годах появляются принципиально новые перегрузочные машины: перегружатели и козловые краны для крупнотоннажных контейнеров, машины внутрипортовой механизации и т. п. Наряду с этим продолжается совершенствование традиционных типов перегрузочной техники. Реализуются технические требования к электроприводам, позволяющие обеспечить высокую точность при выполнении рабочих операций, максимальную производительность за счет автоматизации процессов и сокращения вспомогательных операций, сохранность груза, высокую надежность, безопасность и т. д. Внедряются системы бесконтактного и непрерывного управления на базе силовых полупроводниковых приборов.

Дальнейшее совершенствование кранового электропривода идет по пути расширения диапазона регулирования, повышения уровня автоматизации, надежности, простоты контроля, эксплуатации и ремонта, внедрения диагностических приборов и т. п.

В связи с этим возникает необходимость использования для крановых механизмов более современных электроприводов с плавным регулированием скорости.

В данном дипломном проекте рассматривается модернизация электропривода механизма подъема, заключающаяся в замене асинхронного электропривода со ступенчатым регулированием скорости на плавнорегулируемый электропривод с частотным управлением.

Актуальность. В последнее время наметилась устойчивая тенденция к применению частотно-регулируемых электроприводов в крановом хозяйстве. Это обстоятельство объясняется следующим. Использование регулируемых приводов в крановом хозяйстве позволяет значительно повысить комфортные показатели работы крана в части ускорения. В свою очередь, обеспечиваемые частотно — регулируемым приводом плавные переходные процессы приводят к значительному снижению динамических нагрузок в элементах кинематической цепи привода, что позволяет повысить надежность и долговечность работы механического оборудования крана, отпадает необходимость замены редуктора, канатоведущего барабана, тормозных колодок, электродвигателя и других элементов при модернизации кранов.

Основной причиной широкого применения регулируемого привода в крановом хозяйстве является снижение энергопотребления при работе крана на 40−60%, которое достигается за счет значительного снижения вращающихся маховых масс лебедки главного подъема .

Применение частотно — регулируемых преобразователей позволяет использовать асинхронные двигатели с короткозамкнутым ротором общего назначения, а не специализированные асинхронные двигатели с фазным ротором. Маховый момент ротора таких двигателей в разы меньше аналогичных крановых асинхронных двигателей с фазным ротором, а стоимость их снижается в 3−4 раза по сравнению с крановыми двигателями, специальной серии.

Таким образом, экономический эффект от внедрения частотно-регулируемого электропривода складывается из экономии электроэнергии и снижения эксплуатационных затрат.

Цель работы произвести модернизация электропривода подъёма стрелочного крана.

Задачи работы:

В дипломной работе необходимо произвести модернизацию электропривода главного подъёма стрелочного крана.

Необходимо выбрать асинхронный двигатель и преобразователь.

Разработать схему автоматики.

Рассмотреть безопасность и экологичность проекта.

Произвести технико-экономическое обоснование проекта.

Предмет исследования — электропривод подьема стрелочного крана.

Объект исследования — мостовой кран.