Электрооборудование металлургических кранов

Общие сведения.

В металлургической практике очень широко используются различные электрические подъемно-транспортные механизмы – краны. Они применяются для транспортировки и погрузки руды, кокса, шихты, агломерата и других сырьевых материалов. С их помощью производится заливка жидким чугуном миксеров и конверторов, заливка жидкой стали в установках непрерывного литья заготовок. Краны осуществляют подачу слитков в нагревательные колодцы прокатных цехов, а также подачу слитков на прокатку. Кранами транспортируются ковши со шлаком, а также готовая продукция. Без них немыслимо проведение ремонтов и монтажа технологического оборудования.

В подавляющем большинстве случаев в металлургических цехах устанавливаются мостовые краны с различными захватывающими устройствами: крюками, грейферами, клещами и т. п. Каждый кран имеет следующие основные механизмы: механизм подъема, механизм передвижения моста и механизм передвижения грузовой тележки вдоль моста.

Механизм главного подъема обычно имеет два грузовых барабана, связанных через зубчатые венцы. Каждый барабан приводится в движение своим двигателем через редуктор. Механизм перемещения моста тоже двухдвигательный.

Производительность современных металлургических цехов (особенно конверторных, мартеновских, прокатных) в значительной степени зависит от производительности и надежности работы кранов. Аварийная остановка механизма крана может привести к застыванию металла в ковше. Поэтому приводы механизмов металлургических литейных кранов относятся к 1-й категории потребителей; мощность каждого из двух двигателей механизма главного подъема выбирается такой, чтобы один двигатель был в состоянии поднять ковш с металлом.

Условия работы кранового электрооборудования очень тяжелые: под крышей цеха, при высоких температурах воздуха, наличие агрессивных газов и пыли, интенсивные вибрации, частые пуски (в том числе под нагрузкой).

Специфические требования к электрооборудованию кранов: высокая надежность, плавный пуск, большой диапазон регулирования скорости (1:30), поддержание стабильных скорости и ускорения (при транспортировке жидкого металла ускорение тележки не должно превышать 0,1¸0,2 м/с², а подъема – 0,5 м/с²), высокая механическая прочность, большая частота включений, простота эксплуатации.

В металлургических цехах используются краны стандартной производительности 80, 100, 125, 160, 200, 250, 320, 400, 500, 630, 800 и 1000 т.

Различают 5 типовых режимов кранового оборудования: Л – легкий, С – средний, Т – тяжелый, ВТ – весьма тяжелый, ОТ – особо тяжелый. Режимы различаются по следующим параметрам:

1. Коэффициент использования крана по грузоподъемности Кгр. Кгр=Qср/Qн, где Qср – средняя масса груза, Qн – грузоподъемность крана Кгр. меняется от 0,25 (режим Л) до 1,0 (режим ВТ, ОТ).

2. Коэффициент годового использования Кг. Кг=m/365, где m – число дней работы крана в году. Кг=0,5¸1,0.

3. Коэффициент суточного использования Кс. Кс=n/24, где n – число часов работы крана в сутки. Кс=0,3¸1,0.

4. Повторность включений (ПВ). ПВ=15¸100 %.

5. Среднее число включений в час Nч. Nч=50¸600

6. Температура окружающей среды (25¸45 °С)

Электроснабжение кранов.

Крановые двигатели питаются от сетей переменного тока напряжением 380 В. Для крупных кранов изредка используется переменное напряжение 660 В.

Подвод тока к движущемуся крану производится через троллеи, проложенные вдоль цеха, и скользящие токосъемники. Расстояние от главных троллеев до уровня земли должно быть не менее 3,5 м при напряжении до 660 В, а в проезжей части – не менее 6 м. Уменьшение указанных расстояний допускается при условии ограждения троллеев.

Главные троллеи жесткого типа должны быть окрашены в красный цвет, за исключением контактных поверхностей. В местах подвода питания участки троллеев длиной 100 мм окрашиваются в следующие цвета при переменном токе: фаза А – в желтый; фаза В – в зеленый; фаза С – в красный.

Основным типом электродвигателя металлургического крана является асинхронный двигатель с фазным ротором. Привод постоянного тока используется очень редко – на рудных перегружателях и в приводах главного подъема особо мощных и высокоскоростных сталеразливочных кранов при мощности привода 1000 кВт и более. В этом случае используется подвод напряжения постоянного тока величиной 440 В. Положительная шина троллеев окрашивается в красный, отрицательная – в синий цвет. В качестве двигателя постоянного тока применяют электродвигатель последовательного возбуждения, создающие большой пусковой момент при подъеме. В то же время, в режиме спуска груза такой двигатель может развить недопустимо большую скорость, поэтому обмотку возбуждения переключают на параллельное возбуждение.

На металлургических кранах используется главным образом система привода с магнитным контроллером, где основным типом электродвигателя является асинхронный с фазным ротором.

Управление электродвигателем осуществляется с помощью релейно-контакторной аппаратуры, а регулирование скорости – изменением сопротивления реостата в цепи ротора. Такие системы электропривода кранов выпускаются комплектно. Комплектные электроприводы включают в себя системы с силовыми кулачковыми и магнитными контроллерами, с цепями управления на постоянном и переменном токе.

На кранах используются электродвигатели специальной краново-металлургической серии, рассчитанные на напряжение 220 В (обмотка статора соединяется в треугольник) и на 380 В (обмотка соединяется в звезду). Изоляция класса F (MTF) или класса Н (МТН).

Управление крановыми электроприводами производится машинистом крана, поэтому системы автоматизации привода разомкнутые. Режим работы системы (пуск, торможение, скорость и т. п.) выбирается машинистом. Металлургические краны оборудуются унифицированными панелями управления и защиты и другим типовым электрооборудованием.