Дипломы, курсовые, рефераты, контрольные...
Срочная помощь в учёбе

Разработка автоматизированной системы управления параметрами электропитания асинхронных двигателей вакуумно-плазменных установок с целью уменьшения их энергопотребления

Диссертация: Разработка автоматизированной системы управления параметрами электропитания асинхронных двигателей вакуумно-плазменных установок с целью уменьшения их энергопотребления
ДиссертацияПомощь в написанииУзнать стоимостьмоей работы

В современном высокотехнологичном машиностроении все большее место занимают процессы увеличения стойкости, надежности и производительности формообразующего инструмента, путем нанесения специальных покрытий, что обеспечивает создание на рабочих поверхностях инструмента необходимого комплекса свойств с сохранением исходных характеристик в объеме инструментального материала. Одним из наиболее… Читать ещё >

Содержание

  • ГЛАВА 1. АНАЛИЗ СОВРЕМЕННЫХ МЕТОДОВ И СРЕДСТВ ПОВЫШЕНИЯ ЭНЕРГОЭФФЕКТИВНОСТИ В
  • МАШИНОСТРОЕНИИ
    • 1. 1. Повышение энергоэффективности — одна из важнейших задач современного машиностроения
    • 1. 2. Методы, применяемые для снижения энергопотребления в машиностроении
    • 1. 3. Анализ методов снижения энергопотребления в машиностроении
    • 1. 4. Постановка задачи
  • ГЛАВА 2. ИССЛЕДОВАНИЕ ХАРАКТЕРА ЭНЕРГОПОТРЕБЛЕНИЯ ПРИ РЕАЛИЗАЦИИ ТЕХНОЛОГИЧЕСКОГО ПРОЦЕССА СОЗДАНИЯ НИЗКОГО И СРЕДНЕГО ВАКУУМА В УСТАНОВКАХ ВАКУУМНО-ПЛАЗМЕННОГО НАНЕСЕНИЯ УПРОЧНЯЮЩИХ ПОКРЫТИЙ
    • 2. 1. Анализ работы форвакуумного насоса установки вакуумно-плазменного нанесения покрытий
    • 2. 2. Расчет режимов работы и выбор типа двигателя для форвакуумного насоса
    • 2. 3. Анализ циклограмм при создании вакуума в технологических процессах вакуумно-плазменного нанесения покрытий
    • 2. 4. Анализ потерь и к.п.д. электродвигателя форвакуумного насоса установки вакуумно-плазменного нанесения покрытий
  • ГЛАВА 3. ИССЛЕДОВАНИЕ ВОЗМОЖНОСТИ СНИЖЕНИЯ ПОТРЕБЛЕНИЯ ЭНЕРГИИ ПОСРЕДСТВОМ УПРАВЛЕНИЯ ПАРАМЕТРАМИ ЭЛЕКТРОПИТАНИЯ АСИНХРОННОГО ДВИГАТЕЛЯ НАСОСА,
    • 3. 1. Обоснование выбора метода управления параметрами электропитания асинхронного двигателя с целью повышения его энергоэффективности
    • 3. 2. Проектирование и создание экспериментального стенда для исследования характеристик двигателя насоса при управлении амплитудой его питающего напряжения
    • 3. 3. Проектирование и создание экспериментального стенда для исследования характеристик двигателя насоса при управлении частотой его питающего’напряжения
    • 3. 4 Разработка методики экспериментальных исследований энергетических и технологических- характеристик двигателях насоса: при управлении параметрами его питающего напряжениях
      • 3. 5. Описание компьютерной программы для сбора и визуализации экспериментальных данных Ь-Огар
  • ГЛАВА 4. РАЗРАБОТКА МЕТОДА И АЛГОРИТМА АВТОМАТИЗИРОВАННОГО УПРАВЛЕНИЯ ЭНЕРГОПОТРЕБЛЕНИЕМ ТЕХНОЛОГИЧЕСКОГО ПРОЦЕССА СОЗДАНИЯ ВАКУУМА В УСТАНОВКАХ ВАКУУМНО-ПЛАЗМЕННОГО НАНЕСЕНИЯ ПОКРЫТИЙ
    • 4. 1. Экспериментальные исследования зависимости энергопотребления и производительности электродвигателя насоса от амплитуды питающего напряжения
    • 4. 2. Экспериментальные исследования зависимости энергопотребления и производительности электродвигателя насоса от частоты питающего напряжения
    • 4. 3. Анализ результатов экспериментальных исследований
    • 4. 4. Разработка алгоритма автоматизированного управления параметрами питающего напряжения форвакуумного насоса
    • 4. 5. Расчет экономической эффективности применения метода амплитудно-частотного управления параметрами питающего напряжения форвакуумных насосов установок вакуумно-плазменного нанесения покрытий

Разработка автоматизированной системы управления параметрами электропитания асинхронных двигателей вакуумно-плазменных установок с целью уменьшения их энергопотребления (реферат, курсовая, диплом, контрольная)

Актуальность.

Автоматизация — одно из важнейших и наиболее перспективных средств повышения качества, и эффективности технологических процессов"и производств. Одним из основных показателей качества машиностроительных технологических процессов является их энергоэффективность. Это обусловлено следующими соображениями. Существенную часть (свыше 25%) общего потенциала экономии энергоресурсов, как в России, так и в мире составляет экономия электроэнергии. Неэффективное расходование энергоресурсов проявляется во всех составляющих жизнедеятельности человека: от бытовых приборов и освещения до сложнейших производственных комплексов и электростанций. Как отмечено в Энергетической стратегии России на период до 2020 года, на современном этапе экономика России характеризуется высокой энергоемкостью, в 2−3 раза превышающей удельную энергоемкость экономик развитых стран. Так, в настоящий^ момент в России возможности энергосбережения укрупнено оценивается"в 200 — 220 млрд. кВт*час/год. Не менее важным является и. то, что-* проведение эффективной политики энергосбережения, как показывает опыт развитых стран мира, позволяет развивать реальное производство и социальную сферу без существенного роста потребления электроэнергии (в некоторых странах на 1% прироста ВВП приходится лишь 0.4% прироста энергопотребления).

В современном высокотехнологичном машиностроении все большее место занимают процессы увеличения стойкости, надежности и производительности формообразующего инструмента, путем нанесения специальных покрытий, что обеспечивает создание на рабочих поверхностях инструмента необходимого комплекса свойств с сохранением исходных характеристик в объеме инструментального материала. Одним из наиболее эффективных и производительных методов упрочнения инструмента 5 является получение пленочных покрытий путем распыления в плазме инертных газов материала мишени при подаче на нее отрицательного электрического потенциала (вакуумно-плазменного нанесения покрытий). В этой связи задача снижения потребления электроэнергии при реализации технологических процессов вакуумно-плазменного нанесения покрытий имеет существенное значение с точки зрения повышения энергоэффективности машиностроительных производств.

Целью настоящей работы является уменьшение энергопотребления асинхронных двигателей вакуумно-плазменных установок посредством автоматизированного управления параметрами их электропитания.

В соответствии с поставленной целью в работе решались следующие задачи:

1. Проанализировать графики распределения нагрузки при работе форвакуумного насоса установки вакуумно-плазменного нанесения покрытий.

2'. Исследовать взаимосвязирежимов — нагрузки форвакуумного ^ насоса И' величины его, энергопотребления в, процессе создания вакуума.

3. Произвести моделирование характера функционирования электродвигателя форвакуумного насоса, при амплитудно-частотном управлении его питающим напряжением.

4. Разработать алгоритм и методику автоматизированного управления параметрами питающего напряжения форвакуумного насоса.

5. Разработать и исследовать экспериментальную установку для автоматизированного управления энергопотреблением установок вакуумно-плазменного нанесения покрытий.

Методы исследования.

При исследовании применялись основные положения теории автоматического управления, технологии машиностроения, теории 6 инструментальной обработки, теоретической электротехники, математической статистики и теории эксперимента.

Научная новизна работы заключается в: установлении взаимосвязей между распределением нагрузки на турбину насоса при создании вакуума в камере нанесения покрытий и энергопотреблением электродвигателя форвакуумного насосаразработке функциональных моделей, особенностью которых является описание процесса функционирования асинхронных двигателей при амплитудно-частотном управлении параметрами их электропитанияразработке метода повышения энергоэффективности посредством управления параметрами электропитания форвакуумного насоса установки вакуумно-плазменного нанесения, покрытийразработке алгоритма автоматизированного управления потреблением электрической" энергии для технологического, процесса создания низкого и среднего, вакуума в установках вакуумно-плазменного нанесения покрытий.

Практическая’ценность работы заключается в разработке методики' уменьшенияэнергопотребления, и, как следствие, повышении конкурентоспособности технологических процессов создания вакуума в установках вакуумно-плазменного нанесения покрытий.

Реализация работы.

Результаты работы были использованы при создании экспериментальной установки для автоматизированного управления энергопотреблением процессов вакуумно-плазменного нанесения покрытий в рамках исследовательской деятельности научно-образовательного центра «Энергосбережение в промышленности» ГОУ ВПО МГТУ «Станкин».

Апробация работы.

— Основные результаты работы докладывались и обсуждались на:

1. заседаниях кафедры «Высокоэффективные технологии обработки» ГОУ ВПО МГТУ «Станкин»;

2. конференции молодых ученых и специалистов «Будущее машиностроения России — 2010», МГТУ им. Н. Э. Баумана, г. Москва, сентябрь 2010 г.;

3. XIX международном научно-техническом семинаре «Современные технологии в задачах управления, автоматики и обработки информации»;

4. II всероссийском конкурсе молодых ученых имени академика В. П. Макеева, г. Миасс, сентябрь 2010 г.;

5. международной конференции «Автоматизация: проблемы, идеи, решения — 2010», г. Севастополь, Украина.

Публикации.

По теме диссертации опубликовано 7 печатных работ, в том числе в журналах из перечня ВАК — 3.

Структура и объем работы.

Работа состоит из введения, 4-х глав, основных выводов, изложена на 103 страницах машинописного текста, содержит 32 рисунка, 16 таблиц, список литературы включает в себя 89 наименований.

7. Результаты работы могут быть использованы на машиностроительных предприятиях, реализующих технологии нанесения упрочняющих покрытий, а также в учебном процессе по направлениям «Автоматизация технологических процессов и производств», «Машиностроение».

Показать весь текст

Список литературы

  1. А.Г. Оптимальные и адаптивные системы. М.: Высш. шк., 1989. — 326 е.: ил.
  2. A.A., Григорьев С. Н., Саблев Л. П., Шулаев В:М. Вакуумно-дуговые устройства и покрытия. Монография. Харьков: ННЦ ХФТИ, 2005.-236 с.
  3. В.И. Справочник конструктора-машиностроителя. В 3 т. Т.1. изд. перераб. и доп. Под ред. И. Н. Жестковой. М. Машиностроение, 2001.-920 е.: ил.
  4. В.И. Справочник конструктора-машиностроителя. В 3 т. Т.2. изд. перераб. и доп. Под ред. И. Н. Жестковой. М. — Машиностроение, 2001.-912 е.: ил.
  5. В.И. Справочник конструктора-машиностроителя. В 3 т. Т. З: изд. перераб. и доп. Под ред: И. Н. Жестковой. М. Машиностроение, 2001.-864 с: ил. 6. • Артемов А. И. Электроснабжение' цеха промышленного предприятия. -М, МЭИ, 1990.
  6. Л.Г., Колокатов A.M. Расчет режимов, резания при фрезеровании. Методические рекомендации по? курсу «Технологии' конструкционных материалов» М.: МГАУ им. В. П. Горячкина, 2000. — 40 с.
  7. В.Н., Колокатов A.M., Малинина И. Д. Расчет режимов резания при точении / Методические рекомендации. — М.: 2000. 38 — 38 е.: ил.
  8. .С. Основы технологии машиностроения — М., «Машиностроение», 1969. — 358 с.
  9. М.П. Автоматизированный электропривод типовых производственных механизмов-и технологических комплексов. М.: ИЦ «Академия», 2004, 576 с.
  10. В.А., Попов Е. П. Теория систем автоматического регулирования. -М.: Наука, 1974.
  11. В.П., Колесников А. И. Энергоаудит промышленных и коммунальных предприятий. М.: АСЭМ, 1999.
  12. В.А., Жуков JI.A., Карташев И. М. Статические источники реактивной мощности в электрических сетях. -М.: Энергия, 1975.
  13. A.C., Кириллов А. К., Хаустова О. Ю. Экологически чистые и ресурсосберегающие технологии обработки: Методические указания к выполнению курсовой работы М., 2004. — 33 с.
  14. О.В. Концепция управления состоянием электромеханических систем с использованием) диагностических станций // Журнал «Мехатроника, автоматизация, управление», 2007.
  15. С.Д., Каялов Г.М, Клейн П. Н. Электрические нагрузки промышленных предприятий. Л.: Энергия, 1971.
  16. А.И. Электрические машины. Учебник для студентов высш. техн. учебн. заведений. 3-е изд., перераб. — Л.: Энергия, 1978. — 832 е.: ил.
  17. Н.А., Григорьев С. Н. Технологии вакуумно-плазменной обработки инструмента и деталей машин. Учебник. М.: ИЦ МГТУ «Станкин», Янус-К, 2005. — 508 с.
  18. A.C., Французова Г. А. Теория автоматического регулирования: Учебное пособие для вузов. — М.: Высш. Шк., 2004. — 365 е.: ил.
  19. А.М. Резание металлов. Изд. 2-е. Л.: Машиностроение, 1973.-496 е.: ил.
  20. FOGT 13 109−971 Электрическая энергия. Совместимость технических- средств электромагнитная. Нормы качества электрической энергии в системах электроснабжения общего назначения. — М.: Издательство стандартов, 1997.
  21. G.H., Ильичев JIJL, Волосова М.А. Нанесение покрытий и поверхностная модификация инструмента. Оренбург: ИПК ГОУ ОРУ, 2007 г.- 393 с.
  22. С.Н., Клебанов Ю. Д. Физические основы применения концентрированных потоков энергии (КПЭ) в технологиях обработки материалов. М.:ГОУ ВПО МГТУ «Станкин», 2009. — 127 с:
  23. С.Н., Смоленцев Е. В., Волосова4 М.А. Технология обработки концентрированными, потоками энергии (учебное пособие). Старый Оскол: ТНТ, 2009. 280 с.
  24. Григорьев' С. Н. Методы повышения стойкости режущего инструмента: Учебник: для студентов втузов. MI: Машиностроение-!, 20 091' - 368 е.: ил.
  25. Данилов O. JL, Костюченко П. А. Практическое пособие по выбору и разработке энергосберегающих проектов: Москва. 2006. 668 с.
  26. Детали и механизмы металлорежущих станков в 2 т. Под ред. РешетоваД-Н. 1972.
  27. Ю.С. Компенсация реактивной мощности в сложных электрических системах. — М: Энергоиздат, 1981.
  28. Ю.С. О нормативных документах в области качества электроэнергии и условий потребления-реактивной-мощности // Электрика. 2003. № 1. С.9−16.
  29. К.А. Автореферат диссертации «Автоматизированное управление энергопотреблением машиностроительных производств с целью повышения их энергоэффективности». М.: ИЦ «Станкин», 2009, 23 с.
  30. К.А. Применение автоматических компенсаторов реактивной мощности для повышения энергоэффективности управления электроприводом металлообрабатывающих станков // Электротехника, № 11, 2009. С. 26−31.
  31. К.А. Обеспечение энергоэффективности технологических процессов за счет автоматического управления величиной недогрузки оборудования. // Безопасность жизнедеятельности. Научный рецензируемый журнал. М.: ООО «Новые технологии», № 10- 2009. С. 6−8.
  32. Змиева^ К. А. Создание локальных унифицированных энергосберегающих систем для промышленных производств. / «Наука и технологии. Итоги диссертационных исследований» Том 2 (Серия «Избранные труды Российской школы») М.: РАН, 2009. С. 96−108.
  33. К.А. Метод снижения энергопотребления за счет автоматизации управления величиной реактивной мощности // Вестник МГТУ «Станкин». Научный рецензируемый журнал. М.: МГТУ «Станкин», № 3 (3), ISSN 2072−3172, 2008. С. 22−27.
  34. Иванов-Смоленский А. И. Электрические машины, 2-е изд. М.: МЭИ, 2004. 623 с.
  35. М. М. Электрические машины. М., 1990. — 463 с.
  36. Э.А., Юнее Т., Айюби М. Автоматизация и экономия электроэнергии-в системах промышленного электроснабжения: Справочные материалы и примеры расчетов М.: Энергоатомиздат, 1998 г.
  37. .А., Зайцев F.3. Компенсация реактивной мощности. Д.: Госэнергоиздат, 1975. — 101 е.: ил.
  38. М.Г., Ковальчук Е. Р., Митрофанов В. Г. Основы автоматизации машиностроительного производства: Учебник для.вузов. Издание 2-е, испр. М.: Высшая школа, 2001. -312 с.
  39. В.И., Нечаев 0-П. Применение статических компенсаторов реактивной мощности в электрических сетях энергосистем и предприятий. М.: Издательство НЦ ЭНАС. 2000. — 248 е.: ил.
  40. А.Э., Шлаф М. М., Афонин В. И., Соболенская Е. А. Асинхронные двигатели серии 4А: Справочник. М.: Энергоиздат, 1982. -504 е.: ил.
  41. .И. Электроснабжение промышленных предприятий: учебник-для «студентов высших учебных заведений-. — 2-е изд. Mf: Интермет Инжиниринг, 2006. — 672'е.: ил-
  42. С.Ю. Применение регулируемого, электропривода- //. Электротехника № 6, 2009, с. 49−50
  43. В.А. Теоретическая- электротехника: Учебник. М.: Логос, 2002. — 480 с.
  44. В.А., Филатов В. В. Моделирование процессов в электрических цепях. Учебное пособие по дисциплине «Электротехника и электроника». М.: ИЦ МГТУ «Станкин" — 2006. — 212 с.
  45. Е.А. Теоретические основы электротехники: Учебник. М.: ФОРУМ: ИНФРА-М, 2004. — 316 е.: ил.
  46. В.Н., Демидова-Панферова P.M., Попов B.C. Электрические измерения. М.: Энергоиздат, 1982. — 392 е.: ил.
  47. М.А. Электроснабжение промышленных предприятий / Учебное пособие. —Томск: Изд. ТПУ, 2000- 144 с.
  48. Методы оптимизации режимов энергосистем / Под ред. В. М. Горнштейна. -М.: Энергоиздат, 1981.
  49. Г. П. Реактивная мощность. М.-Л.: Госэнергоиздат, 1963. — 88 е.: ил.
  50. Ю.М., Миронова А. Н. Электрооборудование и электроснабжение электротермических, плазменных и лучевых установок: Учебное пособие для вузов. М.: Энергогатомиздат, 1991.
  51. О.П. Автоматизированный электропривод станков и промышленных роботов. М.: Машиностроение, 1990. — 56 с.
  52. О.П. Перспективы развития автоматизированного электропривода металлорежущих станков // Электричество 1985. — 10. С. 11−17.
  53. В.В., Соломенцев Ю. М., Гусев А. А. Машиностроение: Энциклопедия: в* 40 тт.: Раздел III: Технология производства машин: Т. Ш-5: Технология сборки в машиностроении. М.: Машиностроение, 2002. — 640 с.
  54. А.Ф., Хованский А. Д. Оценка и регулирование качества окружающей природной среды. Учебное пособие для инженера эколога. -М.: НУМЦ Минприроды России, Издательский дом «Прибой», 1996. — 350 с.
  55. В.В. Повышение качества электроснабжения и эффективности электрооборудования предприятий с непрерывнымитехнологическими процессами. Гомель: Гом. гос. техн. ун-т, 2002. — 283 е.: ил.
  56. Пуш В.Э., Пигрет Р., Сосонкин B. JL Автоматические станочные системы. М.: Машиностроение, 1982. — 319 с.
  57. С.П. Формообразование поверхностей деталей. Основы теории. К.: Растан, 2001. — 592 е.: ил.
  58. В.Я. Теория автоматического управления: Учебник для вузов. М.: 1985. — 400 е.: ил.
  59. Г. Г. Электроприводы переменного тока с частотным регулированием: Учебник для вузов. М.: ИЦ «Академия», 2006.
  60. Ю.М., Митрофанов В. Г. Адаптивное управление технологическими процессами. М.: Машиностроение, 1981. — 228 с.
  61. А.Г. Технология машиностроения. Учебник 2-е изд. М.: Машиностроение, 2007. — 430 е.: ил.
  62. А.Г., Серебреницкий П. П. Краткий справочник станочника. -М.: Дрофа, 2008.
  63. В.В., Чумаев Д. А. Анализ управляемости трехфазного асинхронного электродвигателя // Вестник МГТУ «Станкин». М.: Издательство МГТУ «Станкин», № 4(4), 2008. С. 93−101.
  64. И.В., Харизоменов Г. И. Электрооборудование станков и автоматических линий. М.: Машиностроение, 1987. 224 е.: ил.
  65. Хернитер Марк Е. Multisim 7: Современная система компьютерного моделирования и анализа схем электронных устройств. (Пер. с англ.) М.: Издательский дом ДМК-пресс, 2006. — 487 с.
  66. А.Н., Семин В. Н., Стародуб К. Я. Основы автоматики. -М.:Энергия, 1977.-448 е.: шт.
  67. .И. Автоматизация и механизация производства. Учебное пособие. М.: Академия, 2004. — 384 е.: ил.
  68. .И. Металлорежущие станки. 3-е зд. М.: Академия, 2008.-368 е.: ил.
  69. .В. Автоматизация производства (металлообработка) 2-е изд. Учебник. 2006.
  70. Е.М., Григорьев С. Н. Повышение энергоэффективности вспомогательного оборудования установок вакуумно-плазменного нанесения покрытий средствами автоматизации // Вестник МГТУ «Станкин». № 3(11), 2010.' - С. 82−85.
  71. Е.М. Повышение энергоэффективности асинхронного электродвигателя посредством автоматического управления параметрами его электропитания // Научно-технический журнал «Двигатель». № 4, 2010. — С. 56−57.
  72. Электротехнический справочник. Изд. 3-е, переработ, и доп. Под общ. ред. А. Т. Голована. М. Г. Чиликина (глав, ред.) и др. Т.1 М. Л., Госэнергоиздат, 1961. — 736 е.: ил.
  73. Электротехнологические промышленные установки: Учебник для вузов / Под. ред. А. Д. Свенчанского. М.: Энергоатомиздат, 1982.
  74. Энергетическая стратегия России на период до 2020 года. М.: Минэнерго России, 2001. — 544 с.
  75. Power Factor Correction. Power Quality Solutions. Published by Epcos AG. Edition 04/2006. Ordering No. EPC:26 017−7600. Printed in Germany. -79 p.
  76. Walter Umrath. Основы Вакуумной Технологии. Printed in Germany. 225 p.
Заполнить форму текущей работой

Заказал и сдал!