回轉(zhuǎn)窯主驅(qū)動裝置的選型與常見故障解決

1、磨超細磨超細磨回轉(zhuǎn)窯主驅(qū)動裝置的選型與常見故障解決直流電動機起動力矩大,調(diào)速性能優(yōu)良,一次投資費用較少,國內(nèi)水泥廠回轉(zhuǎn)窯普遍采用直流驅(qū)動裝置。1裝置構(gòu)成及控制原理回轉(zhuǎn)窯主驅(qū)動裝置由直流電動機和直流調(diào)速器構(gòu)成。直流電動機現(xiàn)多采用Z4系列回轉(zhuǎn)窯專用電動機,現(xiàn)普遍采用調(diào)壓調(diào)速方式,即改變電樞電壓來改變電動機轉(zhuǎn)速,改變窯轉(zhuǎn)速。直流調(diào)速器有模擬控制系統(tǒng)及數(shù)字控制系統(tǒng)。2選型原則回轉(zhuǎn)窯有以下特點,即: 回轉(zhuǎn)窯起動時,自身及熱工原因,所需起動力矩較大,相應(yīng)起動電流較高,但正常運行時電流并不高。回轉(zhuǎn)窯停窯時,有回窯現(xiàn)象。停窯瞬間,窯筒體慣性反轉(zhuǎn),窯轉(zhuǎn)速從減速機側(cè)傳至電動機,電樞速度很快,電動機瞬間做發(fā)電狀態(tài)運

2、行,激磁電流不變,反電勢很高,換向器表面會形成灼痕,會將換向器打出凹坑,對換向器使用壽命有影響。鑒于以上原因,回轉(zhuǎn)窯直流傳動,選擇直流調(diào)速裝置時,直流電動機及直流調(diào)速裝置元器件以及控制方案均有所要求。2.1 電動機選型 基于水泥回轉(zhuǎn)窯特點,各直流電動機生產(chǎn)廠家一般都有回轉(zhuǎn)窯專用型號,如:使用較多上海南洋電機廠ZSN4系列,該系列電動機有較好動態(tài)性能,并有較大過載倍數(shù),其值可達2.5倍左右。,通常窯主機額定轉(zhuǎn)速不高,電動機自帶風(fēng)葉散熱效果不好,通常需要加裝強冷風(fēng)機,加強冷卻。2.2 直流調(diào)速裝置選型 直流調(diào)速裝置整流元件基本采用可控硅元件,可控硅自身過流能力較差,選型時應(yīng)考慮足夠裕量。直流調(diào)速器

3、主要參考值如下: 1)額定電壓:直流調(diào)速裝置額定輸出電壓一般與直流電動機額定電壓相一致?？煽毓柙~定電壓一般是正常工作電壓峰值23倍值。2)額定電流:廠家生產(chǎn)直流調(diào)速裝置額定電流一般是指裝置輸出平均電流,國外品牌元器件過流能力一般為1.5倍,但過流能力與時間有關(guān),選型時應(yīng)注意。AB公司直流調(diào)速器最大過載能力是1.5倍,時間為1min。而國內(nèi)廠家直流調(diào)速器很少時間前提下提出過載倍數(shù)。選取直流調(diào)速器,國外品牌其額定電流應(yīng)為:Id(2.53)Ie/k式中:Ie直流電動機額定電流;k滿足合適起動時間直流調(diào)速器允許過載倍數(shù)。國內(nèi)廠家產(chǎn)品額定電流應(yīng)為:Id>Ie。整流裝置所需過流能力已從可控硅元件

4、選擇上做了保證。如:北京整流器廠KGSF系列可控硅傳動裝置設(shè)備說明書中起動性能描述如下:任意給定轉(zhuǎn)速下,均可滿負荷起動。可控硅元件額定電流:帶較大電感性負載時,整流裝置輸出電流波形連續(xù),流過可控硅元件平均電流為整流輸出平均電流1/3,即:IT=Id/3。式中:IT可控硅元件平均電流;Id直流調(diào)速裝置輸出平均電流。決定可控硅元件允許電流大小是溫度,具體說是指管芯PN結(jié)溫度。此指標(biāo)主要與電流有效值有關(guān)。但可控硅額定電流是指常溫和正常冷卻條件下,帶電阻性負載單相工頻正弦半波電路中,管子全導(dǎo)通時結(jié)溫不超標(biāo)所允許最大平均電流。需要電流有效值相等原則下,將實際允許平均電流與額定電流進行換算?？紤]裕量,可控

5、硅額定電流: ITa=(ITd×Kf/1.57)×Kt式中:ITa可控硅實際允許平均電流,實際計算中可選為電動機最大過載倍數(shù)電流1/3;Kf整流波形系數(shù)(電感性負載,三相全控整流橋,其值取為1.73); Kt電流裕量系數(shù),一般可取1.52倍。整流裝置額定輸出電流大小應(yīng)與可控硅元件相匹配。 直流調(diào)速器實際選型中應(yīng)充分考慮回轉(zhuǎn)窯起動特性,調(diào)速器容量與電動機過載能力應(yīng)相一致,最大有效發(fā)揮二者能力。 直流調(diào)速裝置選型實例: 我廠1、2號窯為年產(chǎn)熟料35萬t濕法窯。回轉(zhuǎn)窯主傳動采用雙傳動方式,2臺電動機電樞相串聯(lián)。窯主電動機主要參數(shù)如下:單機功率:220kW電樞電壓:220V;電樞電

6、流:960A所選直流調(diào)速裝置如下:型號:KSF22-1000/440額定輸入電壓:380V額定輸出電壓:440V額定輸入電流:816A額定輸出電流:1000A生產(chǎn)廠商:西安電力整流器廠從該設(shè)備選型可見,基本滿足前面所述選型要求,運行情況良好。某水泥集團7號窯,為年產(chǎn)水泥50萬t濕磨干燒窯,窯中主傳動電動機采用單傳動方式,窯主電動機參數(shù)如下:型號:ZSN4220kW額定電樞電壓:440V;額定電樞電流:550A電動機過載倍數(shù):2.53水泥廠選用直流調(diào)速器為西門子公司全數(shù)字直流調(diào)速裝置6RA70系列1200AR產(chǎn)品。由公式Id3Ie/k=3×550/1.5=1100A可見,該選型是比較合

7、理。實際運行情況錯。3 回窯控制方案 直流調(diào)速裝置一般是做雙閉環(huán)運行,即流調(diào)、速調(diào),回轉(zhuǎn)窯直流驅(qū)動系統(tǒng)正常時,運行非常平穩(wěn)。但停窯時,回窯產(chǎn)生較高反電勢,會對系統(tǒng)造成一定危害。故控制系統(tǒng)應(yīng)有較為完善解決方案。現(xiàn)提出一些觀點,以供商榷:1)本橋逆變:停窯時,電動機高速反轉(zhuǎn),產(chǎn)生反電勢較高,此時可使導(dǎo)通角>90°,整流電路進入有源逆變狀態(tài)工作,實現(xiàn)直流逆變交流,將電能回送電網(wǎng)。2)減弱激磁:停窯時,分斷主接觸器,并同時將激磁電流大幅減小以限制反電勢。3)能耗制動:停窯時,整流裝置封鎖脈沖,主接觸器分斷,同時電樞主回路中串入能耗制動電阻以消耗回窯反電勢能量。并可與第二種方案作互補控制

8、,進一步減小回窯對直流驅(qū)動裝置影響。實例:西門子6RA70系列產(chǎn)品本身就具有方案1和方案2功能,其中方案1為此套系統(tǒng)標(biāo)準(zhǔn)功能,無需外加器件,即可完成;方案2也無需外加器件,對直流調(diào)速裝置內(nèi)部參數(shù)設(shè)定來完成,達到主回路一掉電,勵磁電流成倍減少,成倍減少反電勢。2種方案可以同時運用,以達最佳效果。水泥廠6號和7號線上均運用了此2種回窯控制方案,效果比較理想。4直流驅(qū)動裝置故障分析1)電流波動,窯速不穩(wěn)。由直流調(diào)速理論可知,直流電動機轉(zhuǎn)速(窯速)電流與整流電壓、激磁磁通都有關(guān)系,二者發(fā)生故障對窯速和電流均有影響。電動機內(nèi)部激磁電源線有破損,電動機運行中電動機振動有瞬時碰殼現(xiàn)象,電動機轉(zhuǎn)矩下降,轉(zhuǎn)速降

9、低,電動機轉(zhuǎn)動發(fā)生困難,現(xiàn)場表現(xiàn)為窯速波動。 實例:我廠4號窯窯速波動,時不時發(fā)生轉(zhuǎn)動困難。當(dāng)時一度懷疑觸發(fā)裝置故障,但現(xiàn)場檢測中,觸發(fā)脈沖完全正常,后拆開電動機發(fā)現(xiàn)是激磁線破損,處理完后開機正常。調(diào)速裝置整流柜上冷卻風(fēng)機引起振動,造成電路印制板上相關(guān)元件焊點松了,或是相關(guān)電子元件發(fā)生故障,脈沖時無,可控硅元件觸發(fā)不可靠,用示波器觀察會發(fā)現(xiàn)電壓波形1個以上波頭不穩(wěn)定、閃動情況。此故障我廠3、4號窯多次發(fā)生,尤其是每年夏季,天氣炎熱、潮濕,我廠收塵效果又太好,粉塵相對較大,對電氣元件影響較大。外部給定信號,電氣元件接觸不可靠,造成觸發(fā)脈沖不可靠,引起電流和窯速波動。2)窯速突然下降,但之后窯主機

10、能穩(wěn)定運行造成這種情況主以下2種原因:1)觸發(fā)脈沖丟失,比如觸發(fā)回路相關(guān)器件脫焊,相應(yīng)可控硅回路無法導(dǎo)通,造成輸出整流電壓下降;2)可控整流橋橋臂上可控硅元件故障,或是熔斷器熔斷,造成輸出電壓下降,常見故障有一臂、兩臂及一相斷開。我廠3、4號窯曾多次發(fā)生此類故障。主熔斷器熔斷引發(fā)故障。3)窯主電動機無法起動 此種情況有以下原因:外部聯(lián)鎖控制設(shè)備故障,主電動機控制回路無法接通;多個整流元件或是觸發(fā)回路故障,輸出電壓低,整流裝置提供起動電流太小,起動力矩不夠,不能起動。檢修后觸發(fā)脈沖出線接線不慎,造成可控橋整流元件觸發(fā)順序混亂,電壓波形異常。實例1:我廠4號窯主電動機直流傳動裝置柜控制脈沖分配板上觸發(fā)脈沖出線整流柜上風(fēng)機振動,多個接線松動,造成不能開機。后