Основы теории механизмов и приводов ЭТУ

Основы теории механизмов и приводов ЭТУ соответствуют общей теории механизмов, электро-, электро-гидро- и электро-пневмоприводов. Но принятие конкретных технических решений при проектировании, монтаже и эксплуатации электромеханического оборудования сопряжено с необходимостью учета специфических для электротермии условий его работы.
Большинство рабочих органов приводов ЭТУ имеет низкие скорости движения, обусловленные инерционностью тепловых процессов. В кинематические звенья приводов могут входить редукторы с большим передаточным отношением. Например, общее передаточное число электромеханического привода вращения ванны ферросплавной печи мощностью 16,5 MB-А составляет 1 975 000, а поворот ванны на один оборот длится 33—132 ч. с плавным регулированием скорости в зависимости от хода технологического процесса. Естественно, что такой привод имеет низкий КПД вследствие больших потерь в кинематической цепи.
Во многих случаях на рабочих органах приводов ЭТУ возникают большие усилия, что предъявляет повышенные требования к построению кинематических схем, выбору типа двигателя и схемы управления, обеспечивающих ограничение статических и динамических нагрузок на рабочем органе и в элементах всей системы привода.
Малые скорости и большие нагрузки на рабочем органе, а также компактность некоторых типов ЭТУ или их отдельных узлов обусловили широкое распространение в электротермии электро-гидропривода, который по своим технико-экономическим показателям в некоторых конкретных случаях превосходит системы электромеханического привода.
На рис. В.1 показана индукционная печь, оборудованная широко распространенной системой компактного гидропривода наклона печи. Корпус печи 1 для металла наклоняется при воздействии на него плунжера 2 гидроцилиндра 3.
Ряд приводов ЭТУ требует высокого быстродействия. В первую очередь к ним относятся приводы перемещения электродов дуговых сталеплавильных печей и печей переплава. В период расплавления шихты приводы дуговых сталеплавильных печей работают в тяжелых динамических режимах с частыми пусками и реверсами. Быстродействие и точность их в этих режимах являются одним из факторов, определяющих производительность печи, тельный материальный ущерб. В ряде случаев при проектировании высокоответственного оборудования предусматриваются специальные меры, повышающие надежность: резервирование двигателей и их питания, дублирование систем управления и т. д.
В общем случае под приводом понимают устройство, предназначенное для преобразования энергии любого вида в механическую энергию одного или нескольких рабочих органов производственного механизма, выполняющего необходимую технологическую операцию. Устройство включает в себя системы преобразования, передачи и распределения энергии и управления этими процессами. В ЭТУ наиболее широкое распространение получили электроприводы, осуществляющие преобразование электрической энергии.
Многие элементы и узлы приводов ЭТУ работают в тяжелых условиях повышенных температур, большой запыленности и агрессивности окружающей среды, при высоких давлениях. Это во многом определяет конструктивное выполнение механического оборудования, размещение и тип электрооборудования, оборудования гидроприводов и т. д.
Большое значение при выборе типа привода ЭТУ и его системы управления имеют вопросы надежности. Например, отказ в работе некоторых механизмов может привести к выходу из строя всей ЭТУ, что повлечет за собой в механическую энергию рабочего органа, электро-гидроприводы, осуществляющие многоступенчатое преобразование энергии: электрическая энергия питающей сети — механическая энергия подвижной части насоса — энергия жидкости — энергия рабочего органа производственного механизма.
Структурные схемы электро- и электро-гидроприводов приведены на рис. В.2, В.З. При соответствии напряжения и частоты питающей сети паспортным данным двигателя и отсутствии специальных требований к регулированию электродвигателя преобразователь электрической энергии отсутствует. Например, он отсутствует на структурной схеме электро-гидропривода, так как в качестве приводных двигателей гидронасосов используются нерегулируемые асинхронные короткозамкнутые электродвигатели, а цеховые сети также выполнены на переменное напряжение постоянной частоты /=50 Гц. Система управления в обоих случаях, как показано сплошными стрелками на рис. В.2 и В.З, может воздействовать на любое звено привода, равно как и любое звено, включая и рабочий орган, может воздействовать на систему управления, обеспечивая ее информацией о своем состоянии в ходе всего процесса преобразования энергии, что показано штриховыми линиями на рис. В.2, В.З.
Преобразователь механической энергии представляет собой узел кинематической цепи, обеспечивающий преобразование механических параметров: повышение или понижение усилий, скоростей, изменение направления движения, переход от вращательного к поступательному или сложному движению. В некоторых приводах преобразователь механической энергии может отсутствовать, и энергия подвижной части электродвигателя передается непосредственно рабочему органу. К таким приводам относятся приводы вентиляторов, насосов, компрессоров и т. д. Преобразователь механической энергии отсутствует в большинстве электро-гидроприводов. Целесообразность применения того или иного типа привода в ЭТУ определяется на основании технико-экономического сопоставления вариантов для каждого конкретного случая. Для общепромышленных же механизмов и в электротермических цехах, к которым относятся механизмы цеховых кранов, перегружателей, конвейерных линий, разливочных машин и прочее оборудование, чаще всего используется электромеханическим привод.
В зависимости от конкретных условий работы в качестве исполнительных двигателей в ЭТУ применяются как различные типы электродвигателей постоянного й переменного тока общего назначения, так и специальные металлургические двигатели. Нашли применение в ЭТУ двигатели с жидким рабочим телом — магнитогидродинамические (МГД) двигатели — для перекачки расплавленного металла, устройства для перемешивания жидкого металла в дуговых сталеплавильных печах. В настоящее время ведутся поисковые работы По применению в ЭТУ шаговых и линейных электродвигателей.