课题二 气流除尘机电气控制系统设计

气流除尘机电气控制系统设计气流除尘机电气控制系统设计指导老师:宋春华班级:一体化103组员姓名:黄雄森01(组长)伍绍鹏06蒋盛栋16陈健锋18气流除尘机电气控制系统设计目录摘要……………………………………………………………………1第1章气流除尘及概述………………………………………………11.1气流除尘机……………………………………………………11.2气流除尘机的简要说明………………………………………1第2章气流除尘机的基本情况介绍…………………………………22.1气流除尘机的基本结构及系统的结构框图…………………22.2气流除尘机的用途及工作原理………………………………42.3气流除尘机的特点……………………………………………42.4气流除尘机的电力拖动方式…………………………………4第3章设计要求………………………………………………………6第4章设计任务………………………………………………………74.1设计并绘制电气原理图………………………………………74.2选择电器元件并编制元件目录表…………………………15第5章设计并绘制工艺图…………………………………………32第6章电机的选择…………………………………………………336.1电机类型的选择……………………………………………336.2电动机种类的选择…………………………………………336.3电动机额定转速的选择……………………………………346.4电动机型号的选择…………………………………………346.5电动机功率的选用…………………………………………356.6电动机额定电压的选择……………………………………386.7电动机工作制的选择………………………………………386.8电动机外型结构的选择……………………………………38第7章传动装置的设计计算………………………………………397.1传送带的设计计算…………………………………………397.2传动轮的设计………………………………………………40第8章罗茨泵的选择计算…………………………………………43第9章气流除尘机系统中所涉及的流体设计计算………………499.1气流除尘器的导流管………………………………………499.2进气系统的设计……………………………………………509.3离心风机的流体设计计算…………………………………51第10章气流除尘机的使用说明……………………………………53第11章设计小结及心得……………………………………………54参考文献……………………………………………………………56气流除尘机电气控制系统设计-1-摘要气流除尘机是制革业中专用于皮革除尘的先进设备。这种先进的除尘工艺系统功能强、体积小、生产效率很高、除尘效率高、性能好、安全性高、实现了生产过程的自动化。第1章气流除尘及概述1.1气流除尘机气流除尘机是制革业中专用于皮革除尘的先进设备。随着制革业的快速发展和对制革业工艺要求的不断提高、以及对先进设备的需要，除尘机也不断的更新换代以满足生产过程的需要。由于在皮革经过磨革工序后，要清除附着在皮革表面的皮屑微粒；因此气流除尘机在制革业中扮演着重要的角色。除尘原理如图1-1所示，当皮革通过该机时，利用高速气流和吸尘装置即可清除附着在皮革两面的皮屑微粒，以满足下道喷浆工序的工艺要求。这种先进的除尘工艺，取代了老式毛刷辊除尘的弊病，即由于静电附着效应，灰尘除不干净，使下道工序涂层质量难以保证。本机适用于牛、猪、羊等皮革加工，输送速度为30m/min,46m/min两种，每小时能通过500张皮革，生产效率很高。本机还配有布袋滤尘器，体积小，除尘效率高，并有电动抖灰尘机构，能确保操作工人身体健康和防止环境污染。1.2气流除尘机的简要说明：本机是江苏省如皋市东兴机械有限公司生产的，它利用输送带将皮革带入,通过三组0.15~0.20mm间隙的吹风口,配合鼓风机离心风机及集尘箱来达到消除皮粉,清洁皮革的目的.该机械与简易打粉机相比提高80%的效率,吸尘效果明显,并且操作简便,速度快,可做无极变速,鼓风机输出量为300M3/H,配合使用的离心风机吸入量为13160M3/H。气流除尘机的实物图如图1-2所示。第2章气流除尘机的基本情况介绍2.1气流除尘机的基本结构及系统的结构框图气流除尘机电气控制系统设计-2-气流除尘机的基本结构有以下几大部分组成：2.1.1送料机构2.1.2传送带电动机2.1.3罗茨泵电动机，如下图2-1所示。（1）罗茨泵的物理原理：罗茨泵(roots-typepump)是一种无内压缩的真空泵，通常压缩比很低，故高、中真空泵需要前级泵。罗茨泵的极限真空除取决于泵本身结构和制造精度外，还取决于前级泵的极限真空。为了提高泵的极限真空度，可将罗茨泵串联使用。罗茨泵的工作原理与罗茨鼓风机相似。由于转子的不断旋转，被抽气体从进气口吸入到转子与泵壳之间的空间v0内，再经排气口排出。由于吸气后v0空间是全封闭状态，所以，在泵腔内气体没有压缩和膨胀。但当转子顶部转过排气口边缘，v0空间与排气侧相通时，由于排气侧气体压强较高，则有一部分气体返冲到空间v0中去，使气体压强突然增高。当转子继续转动时，气体排出泵外。罗茨泵在泵腔内，如图2-2所示，有二个“8”字形的转子相互垂直地安装在一对平行轴上，由传动比为1的一对齿轮带动作彼此反向的同步旋转运动。在转子之间，转子与泵壳内壁之间，保持有一定的间隙，可以实现高转速运行。（2）罗茨泵特点：1）在较宽的压强范围内有较大的抽速；2）起动快，能立即工作；3）对被抽气体中含有的灰尘和水蒸气不敏感；4）转子不必润滑，泵腔内无油；5）振动小，转子动平衡条件较好，没有排气阀；6）驱动功率小，机械摩擦损失小；7）结构紧凑，占地面积小；8）运转维护费用低。因此，罗茨泵在制革业、冶金、石油化工、造纸、食品、电子工业部门得到广泛的应用。2.1.4离心风机电动机，如下图2-3所示。气流除尘机电气控制系统设计-3-（1）离心风机的工作原理：离心式通风机与离心泵的工作原理类似，图2-3为离心风机的示意图。当电动机通过皮带轮9带动装于轴承8上的风机主轴7时，叶轮4将高速旋转（叶轮通过轮毂6用键装于7上），通过叶片5推动空气，使空气获得一定能量而由叶轮中心四周流动。当气体路经蜗壳3时，由于体积逐渐增大，使部分动能转化为压力能，而后从排风口2进入管道。当叶轮旋转时，叶轮中心形成一定的真空度，此时吸气口1处的空气在大气压力下被压力风机。这样，随着叶轮的连续旋转，空气即不断地被吸入和排出，完成送风任务。（2）离心风机的特点：离心风机的进口导叶设于叶轮前方，可实现高效的流量调节；采用最佳形状的扩压器，可使流体的动能有效地转变成静压，进一步提高了整体效率；蜗壳设计成平滑的流线型，可高效地排除气体；叶轮设计为半开式，极大减小了因作用于风机叶片上的离心力所产生的弯曲应力，并且运行可靠。图2-4布袋滤尘器抖尘电动机图2-5布袋滤尘器抖尘机原理图2.1.5布袋滤尘器抖尘电动机，如上图2-4、图2-5所示。※说明：气流除尘机自动控制系统中送料装置是起到物料供给的作用；传动轮由传动电机带动，然后传动轮带动传送带；罗茨泵电动机的作用是用来产生高压气压；离心风机电动机带动叶轮不断旋转，空气也就在通风机的作用下，在管道中不断流动的作用；布袋滤尘器抖尘电动机带动滤尘器用于过滤空气的灰尘。气流除尘机电气控制系统设计-4-图2-6气流除尘机自动控制系统框图2.2气流除尘机的用途及工作原理2.2.1气流除尘机的用途：通常在化学、燃料、冶金等工业中，常会产生含有大量粉尘的气体，必须除去粉尘，使以后生产过程得以顺利地继续进行。例如在接触法制造硫酸中，如果在原料气内悬浮着的砷、硒等微粒不予除去，就会使催化剂中毒。除了满足工业生产的要求外，除尘也是为了回收利用、劳动保护、城乡卫生和农作物的保护等。例如某些工业企业所排放出的废气应当进行一定程度的除尘，而不可直接放入大气。同时气流除尘机在制革业中的皮革除尘中也是非常重要的，适用于牛、猪、羊等皮革加工。2.2.2气流除尘机的工作原理：气流除尘机设有三组气室2（见第一章图1-1），两组气室喷气口向下，一组向上。由鼓风机产生的低压清洁空气，以15m/min的排气量，经三根直径为51cm的管道3，通过机内空气过滤器，进入气室，再从狭窄的喷气口（长1850cm,宽0.1mm）喷出，形成高压气幕，将附在皮革表面的灰屑吹扬起来，然后通过吸尘系统（三根直径为150mm的吸尘管1）经离心风机，进入布从袋滤尘器，滤尘后排出清洁气流。2.3气流除尘机的特点:除尘工艺系统功能强、体积小、生产效率很高、除尘效率高、性能好、安全性高、实现了生产过程的自动化。2.4气流除尘机的电力拖动方式:（1）皮革传送带有两种传动方式：一种是采用双速异步电动机JD02-32-6/4（1/1.3KW、2.84/3.4A）拖动，以便根据不同类型皮革（例如猪皮、牛皮、羊皮等），选择不同的进料速度；另一种是根据需要采用直流电动机无级调速控制。两种拖动方式均采用单向起停控制。（2）高压气流由LG15/02-08-1罗茨泵产生，其拖动电机为Y160L-4型（15KW、30.3A、1450r/min）三相异步电动机单独起停控制。同时由4-62-1/4离心风机拖动电动机为Y132S2-2（7.5KW，15A、2900r/min）。（3）布袋滤尘器抖尘电动机，采用A06324（250W、0.806A、1400r/min）拖动。按需要，每隔一定时间手动控制抖动一次（短时工作），大批量生产中也可以用自动定时抖尘控制。气流除尘机电气控制系统设计-5-第3章设计要求3.1设备投入使用时，必须先起动罗茨泵产生高压气流，然后起动送料、吸尘抖尘电动机。由于罗茨泵拖动电动机容量较大，要求采用Y/△减压起动。3.2能自由选择两种送料速度或无级变速并能自动记录显示皮件数。3.3能根据需要起动抖尘电动机或自动定时抖尘，抖尘电动机每次起动工作1min后即自动停止。3.4根据需要设置电气保护。气流除尘机电气控制系统设计-6-第4章设计任务4.1设计并绘制电气原理图依据设计要求可知，设计气流除尘机电气控制原理图如下图4-1所示。4.1.1气流除尘机电气控制原理图中，主要电路的部分分析：（1）由于罗茨泵拖动电动机容量较大，要求采用Y/△减压起动：图4-2Y/△减压起动分析：如上图4-2所示，当交流接触器KM1和KM2的线圈一得电，KM1、KM2的主触点闭合时，罗茨泵电机的接线法是星形接法，使每相绕组电压为额定电压的3/1，启动完成后再恢复成三角形接法，当交流接触器KM3的线圈一得电，KM3的主触点闭合时，这时罗茨泵电动机的接线法由星形接法转换成三角形接法，使电动机再额定电压下运行。因此，避免了罗茨泵电动机直接启动所造成的启动电流大，对电机的冲击大。气流除尘机电气控制系统设计-7-（2）双速异步电动机：分析：双速异步电动的接法采用变速调速控制，采用了图4-3Y-YY联结方式，1）根据异步电动机的转速公式1nn（1-s）=pf160(1-s)。图4-3Y-YY联结设外施电压为NU,绕组每相额定电流NI,当Y联结时，线电流等于相电流，输出功率和转矩为YP3NUNINNcosYTYP9550Yn/改接成YY联结方式后，极数减少一半，转矩增大一倍，即YYnYn2，若保持绕组电流NI不变，则每相电流为NI2,假定改接前后效率和功率因素近似不变，则输出功率和转矩为YYP3NU)2(NINNcosYP2YYTYYP9550YYn/YP9550Yn/=YT2）下面图4-4是双速异步电动机的接线图：当交流接触器KM4的线圈得电时，交流接触器的主触点KM4闭合，双速异步电动机低速运行；而当交流接触器KM4的线圈失电，交流接触器KM5、KM6的线圈得电时，双速异步电动机高速运行。气流除尘机电气控制系统设计-8-图4-4双速异步电动机的接线图（3）离心风机电动机的接线图，如下图4-5。图4-5离心风机电动机的接线图分析：当交流接触器KM7的线圈得电时，交流接触器的主触点