Выбор подходящего двигателя для прокатного стана является важным инженерным решением.. Приводной двигатель – сердце мельницы, и его мощность напрямую влияет на эффективность производства, потребление энергии, эксплуатационные расходы, и конечное качество проката. Двигатель недостаточной мощности не выдержит нагрузки., приводит к простоям и производственным потерям, в то время как двигатель слишком большого размера приводит к ненужным капитальным затратам и снижению энергоэффективности.. В этом руководстве представлен всесторонний обзор основных методов и ключевых моментов для выбора подходящей мощности двигателя для работы вашего прокатного стана..
1. Понимание характеристик нагрузки мельницы
Первым шагом при выборе двигателя является анализ профиля нагрузки конкретного прокатного стана.. Процессы прокатки сильно различаются, как и их требования к системе привода.. В целом мы можем разделить их на три основные категории..
Категория А: Мельницы со стабильными или прогнозируемыми нагрузками
Эти станы испытывают относительно постоянную нагрузку в процессе прокатки., или нагрузка меняется предсказуемо, нерадикальный метод. Примеры включают чистовые клети стана горячей прокатки или стана-тандема холодной прокатки, работающие с постоянной скоростью..
- ✔Выбор двигателя: асинхронный переменного тока (индукция) двигатели являются наиболее распространенным и экономичным выбором для этих применений.. Для очень крупных заводов, где коррекция коэффициента мощности является проблемой., Могут использоваться синхронные двигатели переменного тока..
- ✔Обоснование выбора: Стабильная нагрузка позволяет двигателю эффективно работать вблизи номинальной мощности.. Процесс выбора прост, в первую очередь основан на расчете установившейся мощности, необходимой для прокатки.
Категория Б: Мельницы с высоким, Периодические пиковые нагрузки
В эту категорию входят такие мельницы, как сортовые или пластинчатые станы., где тяжелая заготовка попадает в валки, создавая внезапный, массивная нагрузка (пиковая или ударная нагрузка), за которым следует период простоя перед следующим проходом. Выбор двигателя, рассчитанного на непосредственную работу с этой пиковой нагрузкой, приведет к созданию очень большого и неэффективного двигателя, который большую часть времени будет использоваться недостаточно..
Решение «маховик»: Чтобы справиться с этими пиками, а маховик часто устанавливается в трансмиссию.
• Во время простоя: Мотор ускоряет массивный маховик, сохранение кинетической энергии.
• Во время прокатки (Пиковая нагрузка): Когда заготовка поступает в стан, огромная нагрузка приводит к небольшому замедлению системы привода. Маховик высвобождает накопленную кинетическую энергию., помощь двигателю в преодолении пиковой нагрузки.
Эта система эффективно «сбривает» пики нагрузки., позволяющий значительно уменьшить, более эффективный двигатель будет использоваться, так как ему нужно обрабатывать только среднюю нагрузку.
Категория С: Мельницы, требующие реверса и широкого регулирования скорости
Реверсивные мельницы, такие как блюминговые мельницы, слябинговые станы, или мельницы Стеккеля, требуют от приводного двигателя быстрого ускорения, замедляться, и изменить направление. Им также необходим точный контроль скорости в широком диапазоне..
- ✔Выбор двигателя: Традиционно, округ Колумбия (Постоянный ток) двигатели стали стандартом для этих применений благодаря их превосходным характеристикам регулирования крутящего момента и скорости.. Однако, современные двигатели переменного тока в сочетании с усовершенствованными частотно-регулируемыми приводами (VFD) теперь являются жизнеспособной и все более популярной альтернативой.
- ✔Обоснование выбора: Мощность двигателя необходимо подбирать не только с учетом нагрузки качения, но и с учетом значительных динамических нагрузок, необходимых для ускорения и торможения массивных вращающихся частей.. Тепловая мощность двигателя (способность рассеивать тепло) во время частых циклов старт-стоп является решающим фактором.
2. Основные параметры для расчета мощности двигателя
Независимо от типа мельницы, фундаментальный расчет мощности двигателя основан на определении крутящего момента и скорости, необходимых на прокатной клети.. Основная формула власти::
Власть (П) = Крутящий момент (М) × Угловая скорость (ой)
Чтобы найти необходимую мощность, вам нужно рассчитать крутящий момент, что зависит от нескольких факторов:
- ✔Сила качения: Вертикальная сила, действующая валками на материал. На него влияет прочность материала при температуре прокатки., степень уменьшения толщины, трение между валком и материалом, и ширина материала.
- ✔Рычаг: Эффективное расстояние от центра крена, на котором сила качения создает крутящий момент.. Это часть длины контакта между валком и материалом..
- ✔Потери на трение: Мощность также расходуется на преодоление трения в редукторах системы привода., шпиндели, и подшипники шейки ролика. Эти потери необходимо добавить к мощности, необходимой для деформации..
- ✔Скорость вращения: Скорость вращения валков, что определяет скорость производства.
3. Упрощенный пример расчета
Давайте рассмотрим упрощенный пример, чтобы проиллюстрировать процесс для одного прохода на стане горячей прокатки.. Обратите внимание, что реальные расчеты включают более сложные модели и программное обеспечение..
Входные параметры
| Параметр | Ценить | Описание |
|---|---|---|
| Материал | Низкоуглеродистая сталь | Материал, который прокатывается. |
| Начальная толщина (ч1) | 30 мм | Толщина до прохода. |
| Окончательная толщина (ч2) | 22 мм | Толщина после прохода. |
| Ширина плиты (ш) | 1200 мм | Ширина материала. |
| Диаметр рабочего валка (Дюймовый) | 800 мм | Диаметр рулонов. |
| Скорость вращения (в) | 3 РС | Скорость выхода материала. |
| Среднее. Сопротивление материала (к) | 150 МПа | Средняя устойчивость к деформации. |
Этапы расчета
- Рассчитать длину контакта (л):
L=кв.( (Д/2) * (ч1 – ч2) ) = квадрат( 400 * (30 – 22) ) = квадрат(3200) ≈ 56.6 мм - Оцените силу качения (Фон):
Ф = к * ш * Л = 150 Н/мм² * 1200 мм * 56.6 мм ≈ 10,188,000 Ни 10,188 кН - Оцените крутящий момент качения (М): (Предполагая, что плечо рычага составляет ~ 0,5. * л)
М = Ж * (0.5 * л) = 10,188,000 Н * (0.5 * 0.0566 м) ≈ 288,272 Нм на рулон. Общий крутящий момент для двух валков = 576,544 Нм. - Вычислить угловую скорость (ой):
ω = v / (Д/2) = 3 РС / 0.4 м = 7.5 рад/с - Рассчитать чистую мощность качения (P_net):
P_net = Общий крутящий момент * ω = 576,544 Нм * 7.5 рад/с ≈ 4,324,080 W или 4,324 кВт. - Рассчитать полную мощность двигателя (П_мотор):
Предполагая эффективность трансмиссии 85%, P_двигатель = P_сеть / 0.85 = 4324 кВт / 0.85 ≈ 5,087 кВт.
На основе этого расчета, вы должны выбрать стандартный двигатель с номиналом чуть выше этого значения., например, а 5,500 кВт мотор, обеспечить безопасную операционную маржу.
4. Сравнение систем привода: AC против. Двигатели постоянного тока
Выбор между системой привода переменного и постоянного тока является важным., каждый из которых имеет свой набор преимуществ.
| Особенность | Двигатель переменного тока (с ЧРП) | Двигатель постоянного тока |
|---|---|---|
| Обслуживание | Ниже. Никаких щеток и коммутаторов, требующих обслуживания.. Более прочная конструкция. | Выше. Требуется регулярный осмотр и замена угольных щеток и очистителей коллектора.. |
| Первоначальная стоимость | Мотор дешевле., но мощный VFD может быть дорогим. Общая стоимость часто конкурентоспособна.. | Мотор дороже и сложен в производстве.. Драйв (выпрямитель) проще. |
| Контроль производительности | Отлично сочетается с современными ЧРП с векторным управлением., соответствие или превосходство характеристик постоянного тока. | Превосходный контроль крутящего момента и широкий диапазон скоростей., исторический эталон производительности. |
| Размер & Масса | Более компактный и легкий при той же выходной мощности.. | Больше и тяжелее из-за коллектора и щеточного механизма.. |
| Операционная среда | Лучше подходит для суровых условий., пыльный, или во взрывоопасных средах из-за закрытой конструкции. | Искры щеток могут представлять опасность в определенных условиях.. Более подвержен загрязнению. |
В конечном счете, Правильный выбор двигателя для прокатного стана не является универсальной задачей.. Требуется детальный анализ графика прокатки, свойства материала, и динамические требования конкретного завода. Тщательно учитывая характеристики нагрузки и выполняя точные расчеты мощности., Вы можете быть уверены в выборе мощной приводной системы., надежный, и экономически эффективен для многих лет продуктивной службы.
