回轉窯主驅動裝置的選型與常見故障解決

1、磨超細磨超細磨回轉窯主驅動裝置的選型與常見故障解決直流電動機起動力矩大,調速性能優(yōu)良,一次投資費用較少,國內水泥廠回轉窯普遍采用直流驅動裝置。1裝置構成及控制原理回轉窯主驅動裝置由直流電動機和直流調速器構成。直流電動機現(xiàn)多采用Z4系列回轉窯專用電動機,現(xiàn)普遍采用調壓調速方式,即改變電樞電壓來改變電動機轉速,改變窯轉速。直流調速器有模擬控制系統(tǒng)及數字控制系統(tǒng)。2選型原則回轉窯有以下特點,即: 回轉窯起動時,自身及熱工原因,所需起動力矩較大,相應起動電流較高,但正常運行時電流并不高。回轉窯停窯時,有回窯現(xiàn)象。停窯瞬間,窯筒體慣性反轉,窯轉速從減速機側傳至電動機,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,回轉窯直流傳動,選擇直流調速裝置時,直流電動機及直流調速裝置元器件以及控制方案均有所要求。2.1 電動機選型 基于水泥回轉窯特點,各直流電動機生產廠家一般都有回轉窯專用型號,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,其值可達2.5倍左右。,通常窯主機額定轉速不高,電動機自帶風葉散熱效果不好,通常需要加裝強冷風機,加強冷卻。2.2 直流調速裝置選型 直流調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,選型時應考慮足夠裕量。直流調速器

3、主要參考值如下: 1)額定電壓:直流調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:廠家生產直流調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,選型時應注意。AB公司直流調速器最大過載能力是1.5倍,時間為1min。而國內廠家直流調速器很少時間前提下提出過載倍數。選取直流調速器,國外品牌其額定電流應為: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速器允許過載倍數。國內廠家產品額定電流應為: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備說明書中起動性能描述如下:任意給定轉速下,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結溫度。此指標主要與電流有效值有關。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,管子全導通時結溫不超標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。考慮裕量,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電流1/3;Kf整流波形系數(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,一般可取1.52倍。整流裝置額定輸出電流大小應與可控硅元件相匹配。 直流調速器實際選型中應充分考慮回轉窯起動特性,調速器容量與電動機過載能力應相一致,最大有效發(fā)揮二者能力。 直流調速裝置選型實例: 我廠1、2號窯為年產熟料35萬t濕法窯。回轉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如下:單機功率:220kW電樞電壓:220V;電樞電

6、流:960A所選直流調速裝置如下: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生產廠商:西安電力整流器廠從該設備選型可見,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:2.53水泥廠選用直流調速器為西門子公司全數字直流調速裝置6RA70系列1200AR產品。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 直流調速裝置一般是做雙閉環(huán)運行,即流調、速調,回轉窯直流驅動系統(tǒng)正常時,運行非常平穩(wěn)。但停窯時,回窯產生較高反電勢,會對系統(tǒng)造成一定危害。故控制系統(tǒng)應有較為完善解決方案?，F(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,產生反電勢較高,此時可使導通角>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。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動裝置影響。實例:西門子6RA70系列產品本身就具有方案1和方案2功能,其中方案1為此套系統(tǒng)標準功能,無需外加器件,即可完成;方案2也無需外加器件,對直流調速裝置內部參數設定來完成,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直流驅動裝置故障分析1)電流波動,窯速不穩(wěn)。由直流調速理論可知,直流電動機轉速(窯速)電流與整流電壓、激磁磁通都有關系,二者發(fā)生故障對窯速和電流均有影響。電動機內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,電動機轉矩下降,轉速降

9、低,電動機轉動發(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)生轉動困難。當時一度懷疑觸發(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。調速裝置整流柜上冷卻風機引起振動,造成電路印制板上相關元件焊點松了,或是相關電子元件發(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)回路相關器件脫焊,相應可控硅回路無法導通,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機振動,多個接線松動,造成不能開機。后