森蘭變頻器在水泥回轉(zhuǎn)窯窯中主傳動上的應(yīng)用

1、森蘭變頻器在水泥回轉(zhuǎn)窯窯中主傳動上的應(yīng)用關(guān)鍵詞:回轉(zhuǎn)窯、變頻調(diào)速、節(jié)能Key words:Rotary kiln Variable-frequency speed control Energy conservation摘要:水泥回轉(zhuǎn)窯窯中主傳動采用變頻調(diào)速,變頻器容量的選擇既要考慮起動過程中的特點(diǎn),又要兼顧正常運(yùn)行,使投資不可過大,而且節(jié)能顯著。Abstract: The drive mechanism located in the middle of the cement rotary kiln adopts the inverter to regulate its speed. The s

2、ize of the inverter should be appropriately selected not only to match the kilns starting characteristic but slao to ensure kilns normal operation. The investment and energy conservation are also important considerations.一、回轉(zhuǎn)窯變頻控制在我國水泥行業(yè)中,回轉(zhuǎn)窯是主要的大型設(shè)備,其調(diào)速系統(tǒng)的好壞,將直接影響回轉(zhuǎn)窯的使用壽命、產(chǎn)品質(zhì)量?；剞D(zhuǎn)窯內(nèi)的物料流是通過改變回轉(zhuǎn)窯轉(zhuǎn)速來控制

3、的,物料流的燒成帶溫度又與回轉(zhuǎn)窯轉(zhuǎn)速有一相應(yīng)的關(guān)系。當(dāng)喂料量增加時,回轉(zhuǎn)窯轉(zhuǎn)速也增加;當(dāng)回轉(zhuǎn)窯燒成帶溫度有顯著上升時,回轉(zhuǎn)窯轉(zhuǎn)速加快。實際上,盡量穩(wěn)定生料量,燃料量,適當(dāng)調(diào)整轉(zhuǎn)速,使系統(tǒng)穩(wěn)定。該設(shè)備多年來一直沿用直流電機(jī)及其直流調(diào)速系統(tǒng)。水泥廠環(huán)境惡劣,粉塵大,直流電機(jī)長期工作在高熱輻射的環(huán)境中,其碳刷、整流子損壞嚴(yán)重,這不僅需要大量的維修費(fèi)用,而且對生產(chǎn)造成了極為嚴(yán)重的影響;回轉(zhuǎn)窯屬特殊負(fù)載,低速啟動力矩大,在窯體大修烘爐期間,直流電機(jī)長時間低速運(yùn)行,需要較大的勵磁電流,致使低速運(yùn)行系統(tǒng)不穩(wěn)。對回轉(zhuǎn)窯這種大慣性負(fù)載生產(chǎn)設(shè)備,采用交流變頻器控制,一旦變頻器驅(qū)動電機(jī)克服了這種大慣性負(fù)載起動起來以

4、后,其維持正常運(yùn)轉(zhuǎn)所需要的驅(qū)動能量就會變得很小。解決起動和正常運(yùn)行的合理分配將是回轉(zhuǎn)窯變頻控制的關(guān)鍵。由于回轉(zhuǎn)窯的這種負(fù)載特點(diǎn),在變頻器和電機(jī)的選擇上就較其他負(fù)載要復(fù)雜得多。功率選擇過大,起動和運(yùn)行雖然都沒有問題,但一次性投資加大,能耗增加,出現(xiàn)了長期運(yùn)行大馬拉小馬的現(xiàn)象;功率按實際運(yùn)行情況選擇,雖然效率高,投資小,但在起動時會時常出現(xiàn)過載現(xiàn)象而無法正常起動。因此,變頻器功率的選擇非常重要?；剞D(zhuǎn)窯采用直流控制時不能在很低的速度下運(yùn)行,直流電機(jī)轉(zhuǎn)速為80r/min,起動過程中設(shè)備振動很大;采用交流電機(jī)及變頻調(diào)速,電機(jī)是從零速開始起動,初始起動力矩小,漸漸平滑升速,減小了對設(shè)備的沖擊,從而降低了設(shè)

5、備的故障率,為穩(wěn)定回轉(zhuǎn)窯的熱工參數(shù)創(chuàng)造了必要的條件。二、森蘭變頻器在水泥回轉(zhuǎn)窯窯中主傳動上的應(yīng)用云南省華坪水泥廠有兩條回轉(zhuǎn)窯水泥生產(chǎn)線,回轉(zhuǎn)窯窯中主傳動采用電磁調(diào)速。電磁調(diào)速的特性較軟,為保證正常起動,電動機(jī)的功率已經(jīng)加大,另外,回轉(zhuǎn)窯窯中主傳動電動機(jī)的工作環(huán)境溫度較高,其允許溫升下降,為保證電動機(jī)正常運(yùn)行,在設(shè)計時也要適當(dāng)加大容量。在上述兩種因素下,兩條回轉(zhuǎn)窯水泥生產(chǎn)線的回轉(zhuǎn)窯窯中主傳動電動機(jī)的功率均為55kW?；剞D(zhuǎn)窯長度50米,直徑2.42米的圓筒,重量有數(shù)百噸重,屬恒轉(zhuǎn)距大慣性負(fù)載,起動力矩要求很大。由于電磁調(diào)速轉(zhuǎn)矩特性不是很好,特別是低速轉(zhuǎn)矩較差,雖然設(shè)計時電動機(jī)已加大了容量,但是回轉(zhuǎn)

6、窯不能調(diào)到低速80r/min時運(yùn)行,而且在滿載時起動仍然困難。1、系統(tǒng)拖動方案:考慮到回轉(zhuǎn)窯的慣性很大,起動電流較大。變頻調(diào)速起動時,回轉(zhuǎn)窯開始緩緩旋轉(zhuǎn),窯內(nèi)的物料隨著回轉(zhuǎn)窯的轉(zhuǎn)動帶到一側(cè),由于重力的作用,窯內(nèi)的物料與窯壁之間作相對運(yùn)動,產(chǎn)生磨檫力。隨著回轉(zhuǎn)窯轉(zhuǎn)速的增高,但還未達(dá)到工作轉(zhuǎn)速,窯內(nèi)的物料與窯壁之間的相對運(yùn)動幅度更大,產(chǎn)生磨檫力也更大,這時電機(jī)電流顯著增加,到相當(dāng)于變頻器調(diào)到1013Hz時,電流達(dá)到電機(jī)額定電流的2倍?；剞D(zhuǎn)窯轉(zhuǎn)速再增高,離心力增大,物料被帶到窯內(nèi)的最高點(diǎn),因為重力的作用,物料從最高點(diǎn)往下“瀉落“,電機(jī)電流下降到額定電流以下?？紤]到變頻器有150%的過載率,不必選用2

7、倍電機(jī)電流的變頻器,而選用森蘭SB61G90kW變頻器即可,這既可保證正常啟動,又不致使投資增大。改造時既可用原來的電磁調(diào)速電動機(jī),須將電磁調(diào)速的轉(zhuǎn)差離合器換為機(jī)械彈性聯(lián)軸器;也可換一臺功率容量與原來電動機(jī)相同且極數(shù)也相同異步鼠籠電動機(jī),機(jī)械減速器等無需改變。2、.配置方案:(1.回轉(zhuǎn)窯技術(shù)數(shù)據(jù)回轉(zhuǎn)窯:2.42m×50m窯中主傳動電機(jī):YTSP 315S-8 55kW轉(zhuǎn)速:(50Hz750r/min最大轉(zhuǎn)矩: 2.5T N過載能力: 160% T N 60s(2.配置方案回轉(zhuǎn)窯低速啟動力矩大,屬大慣性負(fù)載生產(chǎn)設(shè)備,采用交流變頻器控制,一旦變頻器驅(qū)動電機(jī)克服了這種大慣性負(fù)載起動起來以后

8、,其維持正常運(yùn)轉(zhuǎn)所需要的驅(qū)動能量就會變得較小,一般在額定功率以下,解決起動和正常運(yùn)行的合理分配將是回轉(zhuǎn)窯變頻控制的關(guān)鍵。根據(jù)回轉(zhuǎn)窯的這種特性,選擇變頻器時,適當(dāng)增大變頻器的容量是必要的,僅從過載能力考慮,用75kW變頻器就可以了,但是回轉(zhuǎn)窯起動時要求的轉(zhuǎn)矩較大,還應(yīng)將變頻器的容量再增大一些,因此選用具有恒轉(zhuǎn)矩特性的 SB61G90KW變頻器。如需對變頻器進(jìn)行聯(lián)網(wǎng)控制,可利用SB61G90KW變頻器的RS-485端口,用Modbus協(xié)議予以實現(xiàn)。3、運(yùn)行狀況:回轉(zhuǎn)窯使用變頻調(diào)速后,運(yùn)轉(zhuǎn)穩(wěn)定平穩(wěn),兩年來未發(fā)生過任何問題。電機(jī)運(yùn)行在615r/min,變頻器的輸出頻率為32.5Hz,節(jié)能顯著。三、節(jié)能

9、計算回轉(zhuǎn)窯窯中主傳動改為變頻器驅(qū)動后,啟動非常容易且平穩(wěn)。在回轉(zhuǎn)窯調(diào)到低速80r/min時也能安全的運(yùn)行。電機(jī)主電機(jī)電磁軸輸出功率和損耗功率,可用下列公式計算,即電動機(jī)軸輸出功率:P1=T1n1(1 式中:T1電動機(jī)的輸出轉(zhuǎn)矩n1電動機(jī)的輸出軸轉(zhuǎn)速轉(zhuǎn)差離合器軸輸出功率P2=T2n2(2 式中:T2轉(zhuǎn)差離合器的輸出轉(zhuǎn)矩n2轉(zhuǎn)差離合器的輸出軸轉(zhuǎn)速電動機(jī)的輸出功率,即為轉(zhuǎn)差離合器的輸入功率。對于恒轉(zhuǎn)矩負(fù)載,T=T1=T2=常數(shù),所以,轉(zhuǎn)差離合器的效率:=P2/P1 =T2n2/T1n1=n2/n1(3其效率正比于輸出轉(zhuǎn)速,輸出最大轉(zhuǎn)速時其效率理論值為85% 。轉(zhuǎn)差率可按下式計算:S=(n1-n2/n1 (4 則得:=1-S可見在恒轉(zhuǎn)負(fù)載下,轉(zhuǎn)差離合器的效率正比于輸出轉(zhuǎn)速。當(dāng)轉(zhuǎn)速下降時,輸出功率成比例下降,而輸入功率基本保持不變,此時損耗功率P h與轉(zhuǎn)差損耗成正比增加,即:P h=P1-P2=P1S=P1(n1-n2/n1(5原來的電磁調(diào)速電機(jī)額定轉(zhuǎn)速1440r/min,工作在1000r/min左右,低速運(yùn)行在 200r/min 以上