Поиск репетиторов

Выберите предмет
Все рефераты » Информатика » Разработка и внедрение автоматизированных систем управления технологического оборудования минипекарень
Эффективная подготовка к экзаменам по ИнформатикеПодобрать репетитора

Разработка и внедрение автоматизированных систем управления технологического оборудования минипекарень

Страница 1 из 3

Àâòîìàòèçàöèÿ ñèñòåìû óïðàâëåíèÿ òåõíîëîãè÷åñêèì îáîðóäîâàíèåì ìèíèïåêàðåíü

Введение *

1. Технологический этап разработки *

1.1. Проведение испытаний асинхронных двигателей малой мощности посредством ЭВМ *

1.2. Программа испытаний *

1.3. Определение коэффициента трансформации и потерь холостого хода *

1.3.1. Определение коэффициента трансформации *

1.3.2. Определение потерь холостого хода *

1.4. Вычисление КПД, коэффициента мощности и скольжения по рабочей характеристике *

1.5. Расчёт максимального и минимального вращающих моментов *

1.5.1. Расчёт максимального вращающего момента *

1.5.2. Определение кривой вращающего момента при пуске. *

1.5.3. Способ определения максимального вращающего момента непосредственным измерением вращающего момента при нагрузке. *

1.5.4. Вычисление максимального вращающего момента по мощности на валу и частоте вращения при нагрузке электродвигателя. *

1.5.5. Расчёт минимального вращающего момента. *

1.6. Вычисление тока и потерь короткого замыкания. *

1.7. Анализ соответствия номинальных показателей двигателей требованиям стандартов *

2. Специализированный этап разработки *

2.1. Описание процесса расстойки тестовых заготовок *

2.2. Выбор элементов и конструкции системы управления расстойным шкафом *

2.4. Требования к системе управления расстойным шкафом *

2.5. Принцип работы системы управления расстойным шкафом *

2.6. Разработка полной математической модели процессов в расстойном шкафу *

2.7. Расчет циркуляционного вентилятора *

2.8. Выбор допуска на отклонение температуры *

2.9. Модель поддержания заданной температуры *

2.10. Модель поддержания заданной влажности воздуха *

2.11. Разработка и идентификация упрощенной математической модели процессов в расстойном шкафу *

Введение

Создание такой автоматизированной системы управления расстойным шкафом, являющимся одним из компонентов комплекса минипекарни, которая позволит полностью использовать внутренние ресурсы перерабатываемого сырья, улучшить качество выпекаемых изделий, уменьшить процент брака и снизить трудоемкость операции расстойки тестовых заготовок является целью настоящего проекта. В прцессе создания данной системы решаются следующие задачи:

  • описание процесса расстойки тестовых заготовок и требования к системе управления;
  • разработка полной математической модели процессов в расстойном шкафу;
  • разработка и идентификация упрощенной математической модели процессов в расстойном шкафу;
  • выбор элементов и конструкции системы управления;
  • расчет параметров системы управления, обеспечивающих заданный режим;
  • автоматизация и технология приемо-сдаточных и периодических испытаний асинхронных двигателей малой мощности
  • расчет затрат на ОКР по разработке СУ расстойного шкафа
  • безопасность труда при работе с расстойным шкафом

В большинстве своем технологические процессы хлебопекарного производства представляют собой сочетание гидродинамических, тепловых, биохимических и механических процессов, характеризующихся многокомпонентностью исходного сырья, высокой степенью неопределенности на различных этапах протекания процесса производства пшеничного хлеба, нелинейными зависимостями между параметрами, т.е. являются сложными системами. Тем не менее все задачи, связанные с разработкой и внедрением АСУ технологическим оборудованием минипекарен, используемым при производстве хлебобулочных изделий сегодня может быть успешно решён на базе сформировавшихся достижений научно-технического прогресса в области технологии хлебопекарного производства, автоматизации производственных процессов и освоения информационной, измерительной и вычислительной техники.

Прогрессивные производственные технологии рекомендуется использовать с целью наиболее полного удовлетворения потребности населения в хлебобулочных изделиях расширенного ассортимента и высокого качества. Для этого необходимо использовать, реконструировать и обновлять производство таким образом, чтобы получить наивысший экономический эффект. Наилучшим образом данная проблема решается посредством создания комплексов минипекарен, где наиболее гибко и рационально решаются как технологические, так и экономические задачи.

1. Технологический этап разработки

1.1. Проведение испытаний асинхронных двигателей малой мощности посредством ЭВМ

В данном проекте для испытания асинхронного двигателя применяется автоматизированная установка с использованием ЭВМ. На установке автоматизированные испытания электродвигателя проводятся по следующей программе:

  • измерение сопротивления обмоток: испытуемый двигатель закрепляют на нагрузочной установке, предназначенной для совмещения вала двигателя с осью маховых масс, создающих динамическую нагрузку; вал двигателя соединяется с валом датчика частоты вращения.
  • снятие характеристики короткого замыкания, механической и рабочей характеристики холостого хода: снятие механических и рабочих характеристик производят в процессе разгона электродвигателя. При этом сопротивление обмоток соответствует установившейся температуре, полученной при испытании на нагревание, достигающейся автоматически в режиме короткого замыкания. Для проведения опыта холостого хода электродвигатель отсоединяют от маховых масс.

Серийное и массовое производство обуславливает стремление максимально автоматизировать производственный процесс, который включает в себя и этап испытания электрических машин. Исследования показывают следующее:

  • трудоемкость контрольных операций составляет до 13% трудоемкости изготовления электродвигателей.
  • средние нормы времени на проведение приемо-сдаточных одной электрической машины средней мощности составляет 3 ... 35 ч (для различных типов машин).
  • на проведение приемочных испытаний одной электрической машины требуется 48 ... 250 ч.
  • средние нормы времени на обработку результатов приемо-сдаточных испытаний одной машины составляют 0,6 ... 4 ч,
  • средние нормы времени на обработку приемочных испытаний 40 ... 90 ч.

Столь высокая трудоемкость проведения испытаний и обработки их результатов заставляет искать пути автоматизации испытаний и использования ЭВМ. Автоматизация испытаний электрических машин позволяет получить объективные и достоверные результаты испытаний, ускорить проведение контрольных измерений и повысить производительность труда. Процесс автоматизации испытаний проводится в два этапа. Цель первого этапа - повышение точности определения характеристик электродвигателей и сокращение малопроизводительного труда. На этом этапе проводят испытания электродвигателей на нагревание и определяют сопротивления обмоток при постоянном токе и в холодном состоянии, характеристики холостого хода, рабочие, короткого замыкания и механическую, а также вероятность безотказной работы.

На втором этапе операции снятия показаний приборов заменены обработкой информации на мини-ЭВМ.

ЭВМ используются не только для обработки результатов испытаний, но и при управлении процессом испытаний, статистическом контроле и анализе результатов испытаний (не только при выборочном, но и при сплошном контроле). Из всех видов электрических машин наибольший объем выпуска имеют асинхронные низковольтные двигатели, поэтому в первую очередь был автоматизирован процесс испытаний асинхронных двигателей.

Электронно-вычислительная машина в соответствии с записанной программой осуществляет управление испытательным процессом, переводит испытуемый электродвигатель в различные испытательные режимы, коммутирует измерители, принимает информацию от измерителей электрических и неэлектрических величин, осуществляет необходимые вычисления и выдает обработанную информацию на печать. Измеритель электрических величин посылает через соответствующие блоки ЭВМ мгновенные значения измеряемых величин через равные промежутки времени с большой частотой. В ЭВМ эти данные обрабатываются и выдаются на печатающее устройство или графопостроитель. Для построения кривых используются действующие значения измеренных электрических величин.

1.2. Программа испытаний

Для асинхронных двигателей ГОСТ 183-74 предписывает программу приемочных испытаний, определяющую:

1. измерения сопротивления изоляции обмоток по отношению к корпусу машины и между обмотками и сопротивлений обмоток при постоянном токе в практически холодном состоянии;

2. определение коэффициента трансформации(для двигателя с фазным ротором);

3. испытания изоляции обмоток на электрическую прочность относительно корпуса машины и между обмотками и на электрическую прочность межвитковой изоляции обмоток статора и фазного ротора;

4. определение тока и потерь холостого хода;

5. определение тока и потерь короткого замыкания;

6. испытания машины при повышенной частоте вращения и на нагревание;

7. определение КПД, коэффициента мощности и скольжения ;

8. испытание на кратковременную перегрузку по току;

9. определение максимального вращающего момента, минимального вращающего момента в процессе пуска, начального пускового вращающего момента и начального пускового тока (для двигателей с короткозамкнутым ротором);

10. измерения вибраций и уровня шума.

1.3. Определение коэффициента трансформации и потерь холостого хода

1.3.1. Определение коэффициента трансформации

Коэффициент трансформации находят, используя измерения линейных напряжений на зажимах обмоток статора и на кольцах неподвижного ротора с разомкнутой обмоткой. Для низковольтных электродвигателей (с номинальным напряжением до 660 В включительно) к обмотке статора подводят номинальное линейное напряжение. Коэффициент трансформации определяют как отношение фазных напряжений статора U ф1 и ротора U ф2 :

k T =U ф1 /U ф2 .

1.3.2. Определение потерь холостого хода

Эти испытания производят в режиме холостого хода при установившемся тепловом состоянии частей электродвигателя. Если невозможно установить установившееся тепловое состояние подшипников непосредственным измерением их температуры, то этого достигают путем вращения электродвигателей без нагрузки при номинальной частоте вращения. После окончания обкатки добиваются постоянства потребляемой мощности.

При опыте холостого хода измеряют линейное напряжение U между всеми фазами, частоту сети, линейный ток I статора в каждой фазе и потребляемую мощность.

Опыт холостого хода начинают с напряжения, равного 130 % от номинального. В процессе опыта обычно производят 9-11 измерений при различных значениях линейного напряжения. Для правильного определения потерь в обмотке статора при опыте холостого хода необходимо непосредственно после опыта измерить сопротивление обмотки статора.

Коэффициент мощности холостого хода вычисляется как:

cos 0 =P 0 /( U I ).

Результаты опыта холостого хода обычно изображают графически - путем построения зависимости потерь P 0 , фазного тока I 0 и коэффициента мощности cosФ 0 в функции напряжения.

При опыте холостого хода допускается не более чем 2 % отклонение частоты сети от номинальной, но результаты измерений следует пересчитать на номинальную частоту. Для этого измеренные напряжения пересчитывают пропорционально первой степени частоты, потери в стали пропорционально 1,5 частоты и механические потери пропорционально квадрату частоты.

При приемо-сдаточных испытаниях измеряют ток и потери холостого хода лишь при номинальном значении напряжения.

1.4. Вычисление КПД, коэффициента мощности и скольжения по рабочей характеристике

Рабочая характеристика, то есть зависимость потребляемой мощности, тока, скольжения, КПД и коэффициента мощности от полезной мощности, снимается при неизменных и номинальных приложенным напряжении и частоте, изменяющейся нагрузке от холостого хода до 110 % номинальной (5-7 значений), и температуре, близкой к установившейся при номинальной нагрузке. В процессе опыта измеряют линейные напряжения U н и ток I, потребляемую мощность Р 1 и скольжение s двигателя. По результатам измерений определяют коэффициент мощности.

Для контроля коэффициент мощности находят по отношению показаний двух ваттметров.

Сумма потерь асинхронного двигателя вычисляется как:

Р=Р м1 м2 с мех Д ,

где Р м1 , Р м2 , Р с , Р мех , Р Д - потери собственно в обмотках статора, ротора и стали; механические и добавочные потери.

Если рабочую характеристику нет возможности снять при номинальном напряжении, тогда ее определяют при напряжении 0.5U H <=U r <=1.15U H . Полученные результаты испытаний в этом случае можно привести к номинальному напряжению по следующим формулам:

s 1 =s r ; P 1 =P 1r (U H /U r ) 2 ;

I=I r (U H /U r )+I 0 ;

I 0 =I 0 sin 0 - I 0r (U H /U r )sin 0r ,

где s r , I r , I 0r , 0r - величины соответственно скольжения, потребляемой мощности, тока, тока холостого хода и угол между векторами тока и напряжения, измеренные при холостом ходе и напряжении U r ; s 1 , P 1 , I, I 0 , sin 0 - аналогичные величины при номинальном напряжении.

Значение тока при номинальном напряжении:

.

1.5. Расчёт максимального и минимального вращающих моментов

1.5.1. Расчёт максимального вращающего момента

Максимальный вращающий момент - один из основных показателей асинхронной машины. Так как только кратность максимального вращающего момента и превышение температуры частей электродвигателя ограничивают возможности повышения мощности двигателя в данном габарите. Поэтому определять величину максимального вращающего момента следует с достаточно высокой точностью.

Максимальный вращающий момент находят следующими способами: определением кривой вращающего момента при пуске; непосредственным измерением вращающего момента при нагрузке электродвигателя; вычислением вращающего момента по мощности на валу и частоте вращения при нагрузке электродвигателя (при этом мощность на валу находят при помощи тарированной нагрузочной машины или методом отдельных потерь) и по круговой диаграмме, построенной по результатам опытов холостого хода и короткого замыкания.

При определении максимального вращающего момента находят соответствующее этому моменту скольжение (допускается применение тахометра).

1.5.2. Определение кривой вращающего момента при пуске.

Этот способ используется обычно для нахождения максимального момента электродвигателей большой мощности, когда осуществить нагрузку испытуемого двигателя с помощью нагрузочной машины не представляется возможным. Для определения кривой вращающего момента испытуемый двигатель пускают вхолостую, а процесс пуска записывается с помощью ЭВМ. Основная трудность проведения этого опыта - кратковременность периода пуска электродвигателей. Для удлинения периода пуска увеличивают момент инерции испытуемого двигателя, соединяя его с другой электрической машиной, ротор которой служит добавочной маховой массой, или с тяжелым маховиком; или за счет понижения подводимого к испытуемому двигателю напряжения, но не менее 0,5 от номинального.

Обычно фиксируется угловое ускорение, пропорциональное вращающему моменту. При этом возникают следующие трудности. Напряжение в процессе пуска не остается неизменным вследствие изменения пускового тока в функции скольжения, поэтому полученные значения вращающего момента должны быть пересчитаны на номинальное напряжение пропорционально квадрату напряжения.

Кроме того, искажающее влияние на начальную часть процесса пуска оказывают переходные процессы при включении, а на машины с подшипниками скольжения - еще и высокое значение их начального момента трения. Для устранения искажающих воздействий прибегают к предварительному вращению испытуемого двигателя в противоположном направлении, затем, изменяя чередование фаз, реверсируют двигатель и записывают кривую вращающих моментов. Масштаб момента определяется по значению начального пускового момента, получаемого из опыта короткого замыкания. При записи кривой момента при реверсировании начальный пусковой момент соответствует частоте вращения, равной нулю.

1.5.3. Способ определения максимального вращающего момента непосредственным измерением вращающего момента при нагрузке.

Этот способ наиболее точен, хотя для машин большой мощности, трудно осуществим. В качестве нагрузки используют балансирную машину или электромагнитный тормоз. Рекомендуется определять максимальный момент при номинальном напряжении. Для электродвигателей мощностью свыше 100 кВт допускается определение максимального момента при пониженном напряжении с последующим пересчетом пропорционально квадрату отношения напряжений. Обычно из-за влияния насыщения показатель степени для пересчета вращающего момента превышает 2. Более точные результаты можно получить, определяя максимальный момент при нескольких значениях напряжения, и на основании этого найти показатель степени зависимости вращающего момента от напряжения.

Наиболее часто в качестве балансирной нагрузочной машины используют генератор постоянного тока. Если генератор работает с неизменным возбуждением и нагрузочным сопротивлением, то зависимость момента от частоты вращения будет прямолинейной, исходящей из начала координат, с угловым коэффициентом, пропорциональным квадрату магнитного потока Ф. Такой вид нагрузочной характеристики позволяет определить точку, в которой вращающий момент испытуемого двигателя имеет максимальную величину. Однако часто приходится снимать всю кривую М = f(s), включая ее неустойчивую часть, для оценки провалов кривой моментов, вызванных влиянием синхронных и асинхронных моментов от высших гармоник. В этом случае вид нагрузочных кривых должен быть иным, чтобы обеспечить устойчивые точки пересечения с кривой момента испытуемого двигателя. Этого можно добиться, например, изменяя возбуждение генератора при работе его на общую сеть постоянного тока.

1.5.4. Вычисление максимального вращающего момента по мощности на валу и частоте вращения при нагрузке электродвигателя.

Испытуемый асинхронный двигатель механически соединяют с генератором постоянного тока с независимым возбуждением, работающим на сеть с регулируемым напряжением. Изменение нагрузки двигателя производят регулирование напряжения сети, на которую работает нагрузочный генератор. Отсчеты производят при установившихся показаниях приборов. Предварительно снимают две характеристики машины постоянного тока: холостого хода при постоянной частоте вращения в генераторном режиме и зависимость тока холостого хода от частоты вращения I 0 = f(n) при постоянном значении тока возбуждения (это значение тока возбуждения остается неизменным при определении максимального вращающего момента) в двигательном режиме без испытуемого двигателя.

Для определения искомой кривой зависимости вращающих моментов асинхронного двигателя от частоты вращения при испытании измеряют ток якоря генератора постоянного тока I я è ÷à стоты вращения испытываемого двигателя n(об/мин).

Величину вращающего момента (Нм) находят как:

М=9,55Е 0 (I я +I 0 )/n ,

где Е 0 -ЭДС холостого хода.

По полученной кривой М = f(n) определяем максимальный вращающий момент.

1.5.5. Расчёт минимального вращающего момента.

Достаточно точное определение величины минимального вращающего момента асинхронного двигателя имеет важное значение, так как снижение его ниже допустимого по стандарту может привести к “застреванию” электродвигателя на малой частоте вращения при пуске под нагрузкой. Такой режим работы близок к режиму короткого замыкания и является аварийным.

Минимальный вращающий момент определяют одним из следующих способов:

из кривой вращающего момента, снятой с помощью регистрирующего прибора в процессе пуска;

при непосредственной нагрузке балансирной машины или генератором постоянного тока с независимым возбуждением, работающим на сеть с регулируемым напряжением (при нагрузке с помощью генератора постоянного тока вращающий момент определяют непосредственно или с помощью тарированного генератора) и при непосредственной нагрузке тарированной асинхронной машиной, работающей в режиме противовключения и включенной в сеть с регулируемым напряжением.

Первые два способа дополнительных пояснений не требуют. Третий способ основан на том, что вращающий момент нагрузочной асинхронной машины работающей в режиме противовключения, остается практически постоянным в диапазоне скольжений от 1 до скольжения, соответствующего минимальному вращающему моменту, и зависят только от величины напряжения, подводимого к нагрузочной машине. Для избежания провалов в кривой М = f(n) нагрузочной асинхронной машины в режиме электромагнитного тормоза рекомендуется в этой машине увеличить воздушный зазор между статором и ротором путем дополнительной обработки ротора по наружному диаметру, в цепь фазного ротора следует включить дополнительные активные сопротивления, а в цепь статора - дополнительно индуктивное сопротивление. Испытания проводят следующим образом:

Нагрузочная асинхронная машина работает в режиме противовключения, то есть магнитное поле ее вращается в сторону противоположную вращению ротора, что создает соответствующий тормозной момент для испытуемого двигателя. Тормозной момент регулируют подводимым к нагрузочной машине напряжением при помощи источника регулируемого напряжения. Нагрузочную асинхронную машину следует заранее протарировать, то есть определить зависимость вращающего момента на валу от подводимого к машине напряжения при работе ее в режиме электромагнитного тормоза. При этом необходимо убедиться в отсутствии значительных колебаний величины тормозного момента нагрузочной машины при фиксированном напряжении в диапазоне скольжения от 1 до 2. Одну и ту же протарированную нагрузочную асинхронную машину вследствие постоянства момента при заданном напряжении можно использовать при испытании асинхронных двигателей с разными номинальными частотами вращения.

Для определения минимального вращающего момента на нагрузочную машину подают пониженное напряжение, соответствующее определенному значению тормозного вращающего момента. Одновременно с нагрузочной машиной включают на номинальное напряжение испытываемый двигатель. Если минимальный вращающий момент испытываемого двигателя меньше тормозного вращающего момента нагрузочной машины, то агрегат задержится на промежуточной частоте вращения, а если минимальный вращающий момент испытываемого двигателя выше тормозного, то агрегат достигает полной частоты вращения испытываемого двигателя.

Пуски испытываемого двигателя производят несколько раз при разных тормозных моментах на валу, значения которых регулируются подводимым к нагрузочной машине напряжением. При испытании следует определять наибольшее значение тормозного момента, при котором агрегат достигает полной частоты вращения испытываемого двигателя. Это значение принимают равным найденному значению минимального вращающего момента в процессе пуска испытываемого двигателя.

1.6. Вычисление тока и потерь короткого замыкания.

При опыте короткого замыкания на статор подается напряжение, ротор затормаживается, а в случае фазного ротора обмотки закорачиваются накоротко на кольцах. Напряжение, подаваемое на статор, должно быть практически симметрично и номинальной частоты.

В процессе опыта одновременно измеряют подводимое напряжение, ток статора (линейный ток I k короткого замыкания), потребляемую мощность P k (kBт), начальный пусковой момент (для электродвигателей малой и средней мощности), а непосредственно после опыта определяют сопротивление r 1k обмотки статора между выводами, соответствующее температуре в конце опыта. Начальный пусковой момент M п =M к (Нм) измеряют при опыте динамометром или весами на конце рычага (которым заторможен ротор, закрепляемым шпонкой на свободном конце вала двигателя, или весами балансирной машины.

Для электродвигателей его определяют расчетно по измеренным потерям Р k короткого замыкания (численно равным мощности, потребляемой при опыте):

М к =0.9*9550Р км2 /n c ,

Р км2 -потери в обмотке ротора при опыте короткого замыкания, кВт; 0,9 - коэффициент, ориентировочно учитывающий действие высших гармоник.

Потери (кВт) в обмотке ротора при опыте короткого замыкания:

P км2 к км1 с ,

где Р км1 - потери в обмотке статора при опыте короткого замыкания, кВт ; Р с - потери в стали, определяемые из опыта холостого хода, кВт.

Потери в обмотке статора при опыте короткого замыкания:

Р км1 =I k 2 r 1k /1000.

Для получения зависимостей (необходимых при приемочных и других полных испытаниях) потребляемой мощности Р к , тока I k , коэффициента мощности сos к и начального пускового момента М к от напряжения U k , приложенного к двигателю в режиме короткого замыкания, проводят 5...7 отсчетов при разных значениях этого напряжения.

В процессе приемо-сдаточных испытаний ток и потери короткого замыкания измеряют при одном значении напряжения короткого замыкания:

U k =U H /3,8 ,

где U H - нормальное напряжение двигателя.

Во время проведения опыта короткого замыкания первый отсчет рекомендуется проводить при следующих значениях напряжения короткого замыкания в зависимости от U H :

U H ,В ... 127 220 380 440 500 660 3000 6000 10000

U K ,В ... 33 58 100 115 130 173 800 1600 2640

Второй отсчет - при напряжении (1-0,1) U H . Требуемое напряжение U k подают начиная с минимального значения. Во избежание чрезмерного нагрева обмоток токами короткого замыкания рекомендуется отсчет по приборам при каждом значении подведенного напряжения производить за время не более 10с, а после отсчета двигатель сразу отключать.

По данным опыта короткого замыкания определяют коэффициент мощности:

cos k = P k /( U k I k ).

Коэффициент мощности можно найти и по отношению показаний двух ваттметров (а1/а2), воспользовавшись рис.7.1. Для этого на оси ординат откладывают полученное значение отношений двух ваттметров (а1 и а2 - деления шкалы ваттметров) с учетом знака этого отношения проводят для этого значения горизонтальную прямую до пересечения с линией cos (или sin), сносят точку пересечения на ось абсцисс, по шкале оси абсцисс определяют искомое значение cos (или sin).

Для графического изображения результатов опыта короткого замыкания откладывают в функции от напряжения следующие величины: ток короткого замыкания I к , потери короткого замыкания Р к , коэффициент мощности cos к и вращающий момент при коротком замыкании М к . Если опыт короткого замыкания проведен при пониженном напряжении, то при определении тока и вращающего момента, соответствующих номинальному напряжению, вводят поправку на насыщение путей потоков рассеяния, строя зависимость тока короткого замыкания от напряжения (рис. 7.2).

Возрастание тока от напряжения принимают идущим по касательной; определяют точку пересечения касательной с осью абсцисс U к 1 . Тогда ток короткого замыкания при номинальном напряжении I к.н , называемый начальным пусковым током, находят по формуле:

I K.H =(U H - U K 1 ) I K /(U K - U K 1 )

где I K ,U K - соответственно наибольшие ток, А, и напряжение, В, измеренные в процессе опыта; U H - номинальное напряжение, В.

Вращающий момент при коротком замыкании, соответствующий номинальному напряжению, называемый начальным пусковым вращающим моментом М КН , определяют

М КН = (I КН /I К ) 2 М К ,

где М к - вращающий момент при наибольшем напряжении опыта короткого замыкания, Нм.

Начальный пусковой ток и начальный пусковой момент можно также определить при пуске, а начальный пусковой момент, кроме того, измеряют при снятии статической кривой момента. Величина начального пускового момента зависит от относительного положения зубцов статора и ротора в момент измерения. Поэтому за величину начального пускового момента принимают наименьшее из измеренных его значений.

1.7. Анализ соответствия номинальных показателей двигателей требованиям стандартов

Номинальными показателями асинхронных двигателей, значения которых установлены в стандартах или технических условиях, являются: КПД , коэффициент мощности cos 0 , максимальный момент М м , а для двигателей с короткозамкнутым ротором, кроме того, начальный пусковой момент М п и начальный пусковой ток I п.

Методы контроля номинальных показателей электродвигателей по результатам приемо-сдаточных испытаний

Зоны на параметры приемо-сдаточных испытаний ( I 0 , I к , Р 0 и Р к ), рассчитанные по номинальным показателям электродвигателей с учетом допусков на эти показатели, позволяют осуществить контроль номинальных показателей электродвигателей по результатам приемо-сдаточных испытаний.

С этой целью по результатам приемо-сдаточных испытаний необходимо нанести в координатах I 0 -I k ; P 0 -P k ; I k -P k точки соответствующие полученным значениям параметров приемо-сдаточных испытаний. Попадание точек внутрь всех допустимых зон свидетельствует о соответствии номинальных показателей испытанного двигателя требованиям технических условий с учетом допусков по ГОСТу. Если хоть одна точка выходит за пределы любой из зон, это свидетельствует о том, что по крайней мере по одному номинальному показателю электродвигатель не удовлетворяет предписанным требованиям.

По положению точек в зонах (в том случае, если они оказались внутри зон) можно также получить представление о величине номинальных показателей испытанного двигателя.

Автоматизированная испытательно-диагностическая система для контроля за качеством электродвигателей с использованием ЭВМ

Для контроля, диагностирования и анализа изменения номинальных показателей асинхронного двигателя предлагается использовать автоматизированную испытательно-диагностическую систему с применением ЭВМ, блок-схема которой показана на рис.7.3.

Алгоритм контроля номинальных показателей асинхронных двигателей с короткозамкнутым ротором на данной блок-схеме представлен по значениям токов и потерь холостого хода и короткого замыкания (I 0 , P 0 , I К , P К ).

Методика диагностирования причин отклонений токов и потерь холостого хода и короткого замыкания в процессе производства асинхронных двигателей сводится к определению направлений смещений точек в допустимых зонах.

Цифровое измерение в измерительной системе токов и потерь холостого хода и короткого замыкания осуществляется по особому алгоритму. Соответствующие каналы преобразования измерительной системы построены на аналоговых интегрирующих преобразователях переменного тока и мощности трехфазной цепи с унифицированными выходными сигналами постоянного тока (0-5 мА).

Данная система функционирует совместно с испытательным конвейером, имеющим 7 основных позиций испытаний асинхронных двигателей. На первой позиции испытательного стенда контролируется обрыв фаз, а на второй - сопротивления изоляции обмоток относительно корпуса двигателя и между обмотками. На третьей и четвертой позициях осуществляются испытания межвитковой изоляции обмоток на электрическую прочность. На пятой позиции электродвигатели подвергаются испытаниям в режимах холостого хода и короткого замыкания. Шестая позиция предназначена для испытаний изоляции обмоток относительно корпуса и между обмотками на электрическую прочность, а седьмая - для вибрационных испытаний.

Во время испытаний от позиций 1-4, 6 и 7 через измерительную систему на входы блока сопротивления поступают бинарные сигналы. Если на соответствующей позиции электродвигатель не выдерживает испытания, то вырабатывается “0” (низкий потенциал), если выдерживает - сигнал “1”(высокий потенциал).

При испытаниях асинхронного двигателя по 5-ой позиции, то есть в режимах холостого хода и короткого замыкания, с помощью измерительной системы измеряются токи и потери.

Блок сопряжения системы осуществляет обмен измерительной и управляющей информацией между управляющим вычислительным устройством и внешними устройствами путем временного разделения каналов.

Отбраковка и диагностирование асинхронных двигателей осуществляются путем обработки результатов измерений параметров холостого хода и короткого замыкания испытуемых двигателей по алгоритму приведенному на рис.7.3.

Далее путем обработки результатов измерений параметров холостого хода и короткого замыкания годных асинхронных двигателей осуществляют их статический анализ.

Для каждого годного асинхронного двигателя оформляют протокол испытаний с указанием реквизитов двигателя.

Совершенствование алгоритма функционирования в программе ЭВМ направлено на обеспечение цифрового программного управления работой измерительного комплекса и на использование дополнительных процедур контрольно-измерительной, испытательной и диагностической работы для повышения достоверности и глубины контроля параметров и диагностирования асинхронных двигателей.

2. Специализированный этап разработки

2.1. Описание процесса расстойки тестовых заготовок

Одной из важнейших технологических операций выпечки хлебобулочных изделий является процесс расстойки тестовых заготовок. Расстойка теста является предпоследней стадией производства, на которой происходит окончательная подготовка тестовой заготовки к процессу выпечки.

До процесса расстойки сформированная тестовая заготовка имеет беспористую структуру. Поэтому для протекания процесса релаксации напряжений, разрыхления тестовой заготовки, т.е. придания ей пористой структуры и формы будущего хлеба или хлебобулочного изделия проводится процесс окончательной расстойки. Чтобы данный процесс протекал достаточно интенсивно и без образования подсохшей корочки на поверхности тестовой заготовки, параметры воздуха (Т в , W в ) в расстойном шкафу должны соответствовать определенным значениям температуры и относительной влажности (35-45С, 75-85%).

При расстойке протекают биохимические, микробиологические, коллоидные и физические процессы.

При поступлении тестовой заготовки в расстойный шкаф на ее поверхности конденсируется влага и интенсифицируется процесс теплопередачи от паровоздушной среды к тестовой заготовке. В результате этого скорость прогрева ее поверхности увеличивается. Влага, покрывающая тестовую заготовку, предотвращает ее от заветривания. Конденсация влаги прекращается по достижении поверхностью тестовой заготовки температуры точки росы.

После удаления диоксида углерода в результате формирования тестовой заготовки, он опять начинает продуцироваться хлебопекарными дрожжами. В начале расстойки процесс газообразования протекает достаточно интенсивно ( участок кривой скорости изменения электрического сопротивления (см. рис. 2.1) до первого экстремума). Это можно объяснить повышением активности дрожжевых клеток в результате насыщения тестовой заготовки кислородом воздуха после ее разделки и частичным удалением продуктов жизнедеятельности дрожжей. При расстойке образующийся диоксид углерода задерживается тестом, что приводит к увеличению его объема и созданию пористой структуры.

Давление пузырьков диоксида углерода, образующихся вокруг дрожжевых клеток, увеличиваясь, приводит к растягиванию клейковинного каркаса и образованию пор, которые при дальнейшем газообразовании увеличиваются в объеме. Выравнивание внутреннего давления между порами осуществляется по капиллярам. В момент увеличения пор в размерах происходит снижение в них внутреннего давления и соответственно снятие внутренних напряжений клейковинного каркаса, т.е. в тесте периодически происходит релаксация накапливающихся напряжений. Это способствует образованию тонкостенной пористой структуры. На релаксацию напряжений оказывают влияние также ферментативные процессы. Изменение температуры тестовой заготовки и ее структуры приводит к изменению кинематической вязкости.

Через определенное время наблюдается спад интенсивности газообразования ( участок кривой скорости изменения электрического сопротивления после первого экстремума максимума). Это объясняется угнетением дрожжевых клеток продуктами их жизнедеятельности. В этот период времени до экстремума минимума скорости изменения электрического сопротивления происходит адаптация дрожжей к новым условиям жизнедеятельности (полностью анаэробным). После этого интенсивность газообразования увеличивается.

Второе экстремальное максимальное значение скорости изменения электрического сопротивления, отражающей динамику формирования структуры тестовой заготовки, соответствует готовности теста, так как далее начинается флуктуация газовыделения, приводящая со временем к уплотнению структуры теста, т.е. к перерасстойке. Готовность тестовой заготовки в данный момент подтверждается экстремальным минимальным значением скорости изменения температуры поверхностного слоя и качеством готового хлеба.

Обменные процессы, происходящие на поверхности тестовой заготовки могут быть также охарактеризованы кривой dT/dt (скорость изменения температуры поверхностного слоя тестовых заготовок в процессе расстойки), вид которой приведен на рис. 2.2. Кривая имеет три ярко выраженных экстремума, каждый из которых характеризует качественные изменения, происходящие в тестовой заготовке в период окончательной расстойки.

При поступлении тестовой заготовки в расстойный шкаф, когда температура заготовки меньше температуры точки росы паровоздушной среды, происходит достаточно сильная конденсация влаги на поверхности тестовой заготовки. Конденсация влаги приводит к ускоренному повышению температуры тестовой заготовки (участок а-б). Достижение экстремума максимума в точке “б” соответствует нагреву поверхности тестовой заготовки до температуры точки росы окружающей среды. Конденсация влаги предотвращает заветривание поверхности и образование трещин при увеличении тестовой заготовки в объеме. Более того, насыщение влагой поверхностного слоя тестовой заготовки обеспечивает закупорку капилляров, что блокирует выделение диоксида углевода из тестовой заготовки и повышает газоудерживающую способность теста.

Замедление прогрева тестовой заготовки на участке “б-в” связан с уносом тепла в процессе испарения влаги с поверхности. Процесс испарения избыточной влаги с поверхности тестовой заготовки совпадает с процессом интенсивного разрыхления тестовой заготовки образующимся диоксидом углерода. Точка “в” - экстремум минимум отражает момент стабилизации структуры теста, определяемой внутренним давлением СО 2 , реологическими свойствами, соотношением свободной и связанной влаги. Точка “в” - экстремум минимум скорости изменения поверхностного слоя тестовой заготовки является моментом готовности тестовой заготовки к выпечке, так как дальнейшее продолжение расстойки приводит к уплотнению поверхностного слоя за счет увеличения пластической составляющей общей деформации теста и процесса флуктуации газовыделения, за счет снижения газоудерживающей способности теста. Процесс уплотнения поверхностного слоя тестовой заготовки приводит к ускоренному повышению температуры тестовой заготовки, т.е. кривая скорости изменения температуры поверхностного слоя начинает расти. Рост кривой продолжается до точки “г”, после прохождения которой начинается процесс интенсивного газовыделения, связанного с резким снижением газоудерживающей способности теста, вызванной пептизацией белков и увеличением жидкой фазы. После чего тестовая заготовка начинает оседать. В этот период также наблюдается снижение прогрева тестовой заготовки ( участок “г-д” см. рис.). Выпечка хлеба в период времени, соответствующий участку “в-г”, приводит к получению хлеба худшего качества, чем в момент времени соответствующий точке “в” - экстремум минимум, а на участке “г-д” - приводит к получению брака.

2.2. Выбор элементов и конструкции системы управления расстойным шкафом

Исходя из требований, предъявляемых к системе управления расстойным шкафом, входящим в состав минипекарни, в данном дипломе была выбрана следующая конструкция СУ, представленная на чертежах.

В состав данной системы управления входят следующие элементы:

  • Блок подогрева и увлажнения циркулирующего воздуха
  • Конструктивные элементы
  • Герметичная металлическая емкость ;
  • Верхняя крышка;
  • Крышка ТЭНов;
  • Крышка датчиков уровня воды;
  • Нагревательные элементы (ТЭНы)
  • ТЭН подогрева воздуха;
  • ТЭН подогрева воды;
  • Элементы систем подачи и слива воды
  • Фильтр поступающей воды;
  • Электроклапан подачи воды;
  • Электроклапан подачи воды для очистки от накипи;
  • Наливные и сливные трубопроводы;
  • Сливной насос;

Элементы системы циркуляции влажного воздуха

  • Циркуляционный вентилятор;
  • Приводной мотор циркуляционного вентилятора (асинхронный трехфазный двигатель 4АМ80Л4);
  • Воздуховод;
  • Датчики
  • Датчик температуры циркулирующего воздуха;
  • Датчик относительной влажности циркулирующего воздуха;
  • Датчик предельно допустимой температуры ТЭНов;
  • Датчики уровня воды
  • Датчик максимального уровня воды;
  • Датчик минимального уровня воды, при котором начинается ее доливка;
  • Датчик опасного, вследствие оголения ТЭНов поддержания влажности, уровня воды;

Блок электронной системы автоматического управления

  • Автоматический отключатель;
  • Предохранители;
  • Преобразователь частоты ACS 301-2P1-3 фирмы АББ;
  • Система автоматического управления;
  • Реле включения ТЭНов
  • Реле включения ТЭНа поддержания температуры циркулирующего воздуха;
  • Реле включения ТЭНа поддержания относительной влажности циркулирующего воздуха;
  • Трансформатор для питания мотора сливного насоса;
  • Задатчики
  • Задатчик скорости вращения циркуляционного вентилятора;
  • Задатчик допуска поддерживаемой температуры;
  • Разъемы
  • Разъем питания;
  • Разъем датчиков;
  • Разъем панели управления;
  • Разъем сервисный, служащий для наладки, контроля и поиска неисправности в системе управления расстойным шкафом;
  • Панель управления
  • Выключатели
  • Выключатель питания;
  • Выключатель управления;
  • Задатчики
  • Здатчик температуры;
  • Задатчик влажности;
  • Индикатор температуры;
  • Индикаторные лампы
  • Лампа включения питания;
  • Лампа возникновения неисправности;
  • Лампа включения сливного насоса;
  • Лампа включения ТЭНа поддержания температуры циркулирующего воздуха;
  • Лампа включения ТЭНа поддержания относительной влажности циркулирующего воздуха;

2.3. Êîíñòðóêöèÿ ðàññòîéíîãî øêàôà

Расстойка тестовых заготовок происходит в расстойном шкафу. Расстойный шкаф (см. чертеж) представляет собой однокамерный двухдверный металлический контейнер с теплоизолированными стенками, имеющий габаритные размеры (ШГВ): 1530 мм 830 мм 2280 мм, вмещающий две стандартные стеллажные тележки, размером 450 660 мм.

В верхней части расстойного шкафа находится отсек, в котором расположена система поддержания температурно-влажностного режима в камере расстойного шкафа, включающая в себя:

герметичную металлическую емкость для воды;

нагревательные элементы (ТЭНы);

циркуляционный вентилятор;

электроклапаны подачи воды;

фильтр поступающей воды;

сливной насос;

трубки системы подачи и слива воды;

воздушные каналы;

рабочие датчики влажности, температуры и уровня воды;

датчики критических значений температуры и уровня воды;

выключатели питания и управления;

задатчики температуры и влажности;

индикатор температуры;

индикаторные лампы рабочих и аварийных режимов;

предохранители и автоматические выключатели;

электронная система управления;

преобразователь частоты;

Органы управления расстойным шкафом и приборы индикации находятся на панели управления, расположенной в верхней части расстойного шкафа.

Двери расстойного шкафа при открытии более чем на 90 остаются в открытом состоянии, а в противном случае - автоматически закрываются. Правильная очередность закрытия дверей обеспечивается автоматическим доводчиком. Для улучшения герметизации и повышения теплоизоляции по периметру дверей проложен магнитный уплотнитель. Двери, как и стенки расстойного шкафа, имеют теплоизоляционный слой.

Расстойный шкаф подключается к системе холодного водоснабжения, канализации и к трехфазной сети переменного тока, напряжением 380 В с заземленной нейтралью.

2.4. Требования к системе управления расстойным шкафом

Так как окончательная расстойка является конечной техно-логической операцией, формирующей физико-химические свойства тестовой заготовки и определяющей в большой степени качество готового хлеба, то определение и поддержание опти-мальных параметров расстойки - температуры воздуха Т в , отно-сительной влажности воздуха W в и продолжительность рас-стойки тестовой заготовки до готовности р - имеют большое практическое значение.

Для точного определения технологических параметров расстойного шкафа необходимо иметь современные методы контроля и поддержания температуры и относительной влажности воздуха.

Проектируемая система управления расстойным шкафом должна обеспечивать оптимальные параметры проведения расстойки тестовых заготовок. Для этого необходимо обеспечить непрерывный контроль за температурой и влажностью в расстойном шкафу и обеспечить их поддержание с заданной точностью. При этом желательно предотвратить конденсацию воды на стенках расстойного шкафа и понизить расход энергии на проведение расстойки.

Важной с точки зрения конвекционной теплопередачи является скорость обдувания воздухом тестовых заготовок и нагревательных элементов. Она в большой степени влияет на качество готового продукта. Поэтому в системе управления должна быть предусмотрена возможность изменения скорости обдувания воздухом тестовых заготовок и нагревательных элементов путем регулирования скорости вращения приводного двигателя циркуляционного вентилятора.

Проектируемая система управления должна также обеспечивать безопасность работы расстойного шкафа, предотвращая последствия замыканий и обрывов проводки, перегрев нагревателей, понижение или повышение уровней воды за допустимые пределы.

2.5. Принцип работы системы управления расстойным шкафом

При включении выключателя питания СУ расстойным шкафом запускает мотор циркуляционного вентилятора, который обеспечивает циркуляцию воздуха в камере расстойного шкафа. При этом на панели управления загорается лампа включения питания. Скорость вращения мотора циркуляционного вентилятора, влияющая на скорость циркуляции воздуха, задается с помощью задатчика скорости циркуляционного вентилятора и поддерживается с помощью преобразователя частоты. Одновременно происходит слив воды из блока подогрева и увлажнения циркулирующего воздуха с последующим набором новой воды и переходом в режим очистки ТЭНов поддержания влажности от накипи, путем их кратковременного включения с непрекращающимся сливом и набором воды. Во время этой операции на панели управления горит лампа Слив/Очистка.

Страница 1 из 3

предыдущая 1  2  3  следующая

Поиск репетиторов

Выберите предмет