高炉卷扬机的设计及控制系统研究Word格式文档下载.doc

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高炉上料；

卷扬机；

变频器；

变频调速

III

ABSTRACT

Blastfurnaceblastfurnacehoistisoneofthekeyequipment,themajorityofthecurrentdomesticblastfurnaceofthemainwinchspeedcontrolmethodusingtherotorspeedisseriesresistance,butresistanceiseasytoburn,withvaryingdegreesofelasticropehoist,sometimesskip"

hangingroof"

accident,aseriousimpactonproduction,sothesystemneedstoreform.

Inthispaper,amulti-variableinductionmotor,thestrongcoupling,time-varyingparametersofthecomplexnonlinearsystem,asystematicstudyofinductionmotorparameteridentificationandstateestimationmethodtoanalyzeavarietyofACmotorspeedcontrolmethodoftheprosandcons.

RotorfieldorientedcontrolACspeedcontrolsystemtomakeaqualitativeleapinperformance,inductionmotorspeedsensorlessvectorcontrolistoincreasethesystem'

ssimplicityandrobustness,thesystemneedstosolvetwoproblems:

speedestimationandrotorfluxobservation.

Finally,thispaperbasedonvectorcontrolinductionmotorspeedregulationsystemimplementations.Frequencyofthemaincircuitisdesignedwithaspecialpowercircuitdesign,powerdesignisnecessarytocomplywiththegeneralrules,butalsoconsiderthespecialcircumstancesoffrequencycontrolsystem,andselectthedriveforcontrolpurposes,achievedbycontrollingtheterminalcontrolsystemfunctions,commandsandcorrectlysetthesourceparameterssuchasfrequency,speedcontrolwithPLCcontrolstoensureaccuracy,considerthecontrolcircuitoftheanti-jammingmeasures,hardwareandsoftwareoptimizedthedesign,thusensuringreal-timesystemcontrolandsecurity

Keyword:

BlastFurnace;

ACDrove;

Converter;

FrequencyControl

目录

1引言 1

1.1高炉卷扬机应用现状 1

1.2卷扬机减速器传动系统的特点 1

1.3卷扬机交流电动机的调速概况 2

1.4本课题的的研究背景及主要内容 4

2卷扬机机械部件设计与优化 5

2.1高炉卷扬机的基本结构和工作特点 5

2.2卷扬机机械结构分析及设计 7

2.3钢丝绳计算校核 9

2.4鼓形齿联轴器计算校核 10

2.5减速机计算校核 11

3卷扬机电气控制原理分析 12

3.1异步电动机调速方法 12

3.2卷扬机异步电动机的变频调速 13

3.2.1卷扬机变频调速原理 13

3.2.2卷扬机变频调速控制方案 13

4卷扬机电气控制系统设计 14

4.1卷扬机变频调速系统主电路设计 14

4.1.1输入输出电路主体功能设计 14

4.1.2主电路抗干扰措施 15

4.1.3主电路设计方案 19

4.2变频调速系统控制电路设计 20

4.2.1变频器的调速控制 20

4.2.2电气控制电路实现 20

结论 26

致谢 27

参考文献 28

1引言

1.1高炉卷扬机应用现状

机械是现代社会进行生产与服务的五大组成部分之一，机械传动是一门传统学科，现代生产和工程中几乎都需要机械装备和仪器仪表，它直接影响到劳动生产率和国民经济现代化的进度，是国民经济现代化的重要基础。

机械传动是机械装备和仪器仪表中重要的基础部件之一。

由于齿轮传动具有传动效率高、传动功率大、传动平稳、传动比精确以及结构紧凑等优点，而且具有恒功率传动的特性，因此被广泛地用于机械、航空航天、冶金、化工、轻工、纺织等行业中。

在这些行业中的大型机械装备（如直升机、履带牵引车、起重机、水泥磨机、风力发电机等）大都采用多流传动系统，由于多流传动系统具有多输入、多输出的特点，结构多采用功率分流和功率合流的形式，使系统内部功率流程十分复杂，并伴有循环功率的产生及系统输入功率变为负载功率的现象，进而传动系统的能耗增加，与此同时，为了协调好各动力源的相互关系，充分发挥各自效能，达到节能的效果，还需要对系统进行准确而有效的设计分析。

所以探索一种简便、准确并具有普遍意义的多流复杂传动系统功率流程的设计理论和分析方法是十分有必要的，为设计高效、节能、优质的多流传动系统提供技术保障，该研究具有重要的理论实用意义和工程实用价值。

应用最广且十分重要的机械传动装置是卷扬机。

在相当长的一段时间内高速、重载、精密齿轮传动曾是国家重点科技攻关项目。

齿轮传动系统的工作状态极为复杂，载荷工况和动力装置各种各样，不仅会出现由原动机或负载方面引入的外部激励，而且也会出现由时变啮合刚度、齿轮传动误差和啮入啮出冲击所引起的内部激励。

我国自行开发的齿轮产品都存在着不同程度的振动和噪声影响，我国从美国卡特彼勒公司、德国利勃海尔公司等引进的工程机械以及ZF汽车变速箱等，在消化吸收过程中都出现过振动、冲击、噪声高于国外产品的关键技术问题。

因此，对齿轮动力学的研究，可以了解齿轮系统的结构形式、几何参数、加工方法等对系统动力学行为的影响，减少齿轮系统的振动和噪声，提高齿轮系统的动态特性，指导高质量齿轮系统的设计和制造，并具有重要的理论和实际意义。

在科学技术水平不断提高的前提下，传统的技术已远远不能适应发展的需要，卷扬机必须同控制理论、计算机科学、信息科学、人工智能科学、材料科学等高新技术结合起来。

为高性能、高精度、高效率、高寿命和高质量机械装备提供相适应的理论基础和先进技术方法。

1.2卷扬机减速器传动系统的特点

卷扬机是在行星减速器基础上发展起来的节能、环保型新一代卷扬机。

德国卓轮公司总部在20世纪九十年代中期新开发出一种并获得专利的产品双速卷扬机，这种卓轮双速卷扬机在欧洲被广泛应用。

卓轮公司开发的行星减速机派生的卷扬机和回转机构等可以应用于各种建筑机械、塔机、汽车吊、海上平台起重机、港口起重机、甲板起重机及许多其它行业，具有模块式结构，可以按客户要求组合成输出扭矩从1800NM至560KNM，减速比从16至2160的各种卷扬机，有各种输出、输入模块，可以使用各种驱动方式（液压、电机、柴油机……）等。

双速卷扬机是利用行星齿轮的差动传动原理设计的。

双速卷扬机系统是一个功率汇流式和分流封闭式的复合行星齿轮机构，它实质上是由一个差动行星齿轮机构和一个封闭行星齿轮机构组成的复杂行星齿轮传动系统。

因此，它既具有差动行星齿轮传动的优点，又具有封闭行星齿轮传动的优势，可实现系统功率的汇流和分流封闭的过程，进而使得该产品的工作功能增强，调速范围更宽，承载能力更大。

1.3卷扬机交流电动机的调速概况

1.调速传动的意义

众所周知，所有的生产机械、运输机械在传动时都需要调速。

首先，机械在起动时，根据不同的要求需要不同的起动时间，这样就要求有不同的起动速度相配合;

其次，机械在停止时，由于转动惯量的不等，所以自由停车时间也各不相同，为了达到人们所需求的停车时间，就必须在停车时采取一些调速措施，以满足对停车时间的要求;

第三，机械在运行当中，根据不同的情况也要求进行调速，例如，风机、泵类机械为了节能，根据负载轻重进行调速;

机床加工，根据工件精度的不同要求进行调速;

运输机械要提高生产率需要进行调速;

电梯为提高舒适度也需要进行调速;

生产过程为了提高控制要求，必须进行闭环速度控制等。

总之，所有机械传动都需要进行调速。

电气传动控制系统通常由电动机、控制装置和信息装置3部分组成。

电气传动关系到合理地使用电动机以节约电能和控制机械的运转状态（位置、速度、加速度等），实现电能一机械能的转换，达到优质、高产、低耗的目的。

电气传动分成不调速和调速两大类，不调速电动机直接由电网供电，但随着电力电子技术的发展这类原本不调速的机械越来越多地改用调速传动以节约电能（节约15%~20%或更多），改善产品质量，提高产量。

在我国60%的发电量是通过电动机消耗的，因此调速传动是一个重要行业，一直得到国家重视，目前已有一定规模。

2.调速传动的发展

自从电出现以后，因其输送容易、使用方便、维修简单、效率高，所以电动调速传动得到迅速发展。

一开始是直流电动机调速传动，但由于直流电动机维修较难，且容量受限，所以交流电动机调速传动又得到很快的发展。

近10年来，随着电力电子技术、计算机技术、自动控制技术的迅速发展，电气传动技术面临着一场历史革命，即交流调速取代直流调速和计算机数字控制技术取代模拟控制技术已成为发展