回转窑主驱动装置的选型与常见故障解决

1、磨超细磨超细磨回转窑主驱动装置的选型与常见故障解决直流电动机起动力矩大,调速性能优良,一次投资费用较少,国内水泥厂回转窑普遍采用直流驱动装置。1装置构成及控制原理回转窑主驱动装置由直流电动机和直流调速器构成。直流电动机现多采用Z4系列回转窑专用电动机,现普遍采用调压调速方式,即改变电枢电压来改变电动机转速,改变窑转速。直流调速器有模拟控制系统及数字控制系统。2选型原则回转窑有以下特点,即: 回转窑起动时,自身及热工原因,所需起动力矩较大,相应起动电流较高,但正常运行时电流并不高。回转窑停窑时,有回窑现象。停窑瞬间,窑筒体惯性反转,窑转速从减速机侧传至电动机,电枢速度很快,电动机瞬间做发电状态运

2、行,激磁电流不变,反电势很高,换向器表面会形成灼痕,会将换向器打出凹坑,对换向器使用寿命有影响。鉴于以上原因,回转窑直流传动,选择直流调速装置时,直流电动机及直流调速装置元器件以及控制方案均有所要求。2.1 电动机选型 基于水泥回转窑特点,各直流电动机生产厂家一般都有回转窑专用型号,如:使用较多上海南洋电机厂ZSN4系列,该系列电动机有较好动态性能,并有较大过载倍数,其值可达2.5倍左右。,通常窑主机额定转速不高,电动机自带风叶散热效果不好,通常需要加装强冷风机,加强冷却。2.2 直流调速装置选型 直流调速装置整流元件基本采用可控硅元件,可控硅自身过流能力较差,选型时应考虑足够裕量。直流调速器

3、主要参考值如下: 1)额定电压:直流调速装置额定输出电压一般与直流电动机额定电压相一致。可控硅元件额定电压一般是正常工作电压峰值23倍值。2)额定电流:厂家生产直流调速装置额定电流一般是指装置输出平均电流,国外品牌元器件过流能力一般为1.5倍,但过流能力与时间有关,选型时应注意。AB公司直流调速器最大过载能力是1.5倍,时间为1min。而国内厂家直流调速器很少时间前提下提出过载倍数。选取直流调速器,国外品牌其额定电流应为:Id(2.53)Ie/k式中:Ie直流电动机额定电流;k满足合适起动时间直流调速器允许过载倍数。国内厂家产品额定电流应为:Id>Ie。整流装置所需过流能力已从可控硅元件

4、选择上做了保证。如:北京整流器厂KGSF系列可控硅传动装置设备说明书中起动性能描述如下:任意给定转速下,均可满负荷起动。可控硅元件额定电流:带较大电感性负载时,整流装置输出电流波形连续,流过可控硅元件平均电流为整流输出平均电流1/3,即:IT=Id/3。式中:IT可控硅元件平均电流;Id直流调速装置输出平均电流。决定可控硅元件允许电流大小是温度,具体说是指管芯PN结温度。此指标主要与电流有效值有关。但可控硅额定电流是指常温和正常冷却条件下,带电阻性负载单相工频正弦半波电路中,管子全导通时结温不超标所允许最大平均电流。需要电流有效值相等原则下,将实际允许平均电流与额定电流进行换算。考虑裕量,可控

5、硅额定电流: ITa=(ITd×Kf/1.57)×Kt式中:ITa可控硅实际允许平均电流,实际计算中可选为电动机最大过载倍数电流1/3;Kf整流波形系数(电感性负载,三相全控整流桥,其值取为1.73); Kt电流裕量系数,一般可取1.52倍。整流装置额定输出电流大小应与可控硅元件相匹配。 直流调速器实际选型中应充分考虑回转窑起动特性,调速器容量与电动机过载能力应相一致,最大有效发挥二者能力。 直流调速装置选型实例: 我厂1、2号窑为年产熟料35万t湿法窑。回转窑主传动采用双传动方式,2台电动机电枢相串联。窑主电动机主要参数如下:单机功率:220kW电枢电压:220V;电枢电

6、流:960A所选直流调速装置如下:型号:KSF22-1000/440额定输入电压:380V额定输出电压:440V额定输入电流:816A额定输出电流:1000A生产厂商:西安电力整流器厂从该设备选型可见,基本满足前面所述选型要求,运行情况良好。某水泥集团7号窑,为年产水泥50万t湿磨干烧窑,窑中主传动电动机采用单传动方式,窑主电动机参数如下:型号:ZSN4220kW额定电枢电压:440V;额定电枢电流:550A电动机过载倍数:2.53水泥厂选用直流调速器为西门子公司全数字直流调速装置6RA70系列1200AR产品。由公式Id3Ie/k=3×550/1.5=1100A可见,该选型是比较合

7、理。实际运行情况错。3 回窑控制方案 直流调速装置一般是做双闭环运行,即流调、速调,回转窑直流驱动系统正常时,运行非常平稳。但停窑时,回窑产生较高反电势,会对系统造成一定危害。故控制系统应有较为完善解决方案。现提出一些观点,以供商榷:1)本桥逆变:停窑时,电动机高速反转,产生反电势较高,此时可使导通角>90°,整流电路进入有源逆变状态工作,实现直流逆变交流,将电能回送电网。2)减弱激磁:停窑时,分断主接触器,并同时将激磁电流大幅减小以限制反电势。3)能耗制动:停窑时,整流装置封锁脉冲,主接触器分断,同时电枢主回路中串入能耗制动电阻以消耗回窑反电势能量。并可与第二种方案作互补控制

8、,进一步减小回窑对直流驱动装置影响。实例:西门子6RA70系列产品本身就具有方案1和方案2功能,其中方案1为此套系统标准功能,无需外加器件,即可完成;方案2也无需外加器件,对直流调速装置内部参数设定来完成,达到主回路一掉电,励磁电流成倍减少,成倍减少反电势。2种方案可以同时运用,以达最佳效果。水泥厂6号和7号线上均运用了此2种回窑控制方案,效果比较理想。4直流驱动装置故障分析1)电流波动,窑速不稳。由直流调速理论可知,直流电动机转速(窑速)电流与整流电压、激磁磁通都有关系,二者发生故障对窑速和电流均有影响。电动机内部激磁电源线有破损,电动机运行中电动机振动有瞬时碰壳现象,电动机转矩下降,转速降

9、低,电动机转动发生困难,现场表现为窑速波动。 实例:我厂4号窑窑速波动,时不时发生转动困难。当时一度怀疑触发装置故障,但现场检测中,触发脉冲完全正常,后拆开电动机发现是激磁线破损,处理完后开机正常。调速装置整流柜上冷却风机引起振动,造成电路印制板上相关元件焊点松了,或是相关电子元件发生故障,脉冲时无,可控硅元件触发不可靠,用示波器观察会发现电压波形1个以上波头不稳定、闪动情况。此故障我厂3、4号窑多次发生,尤其是每年夏季,天气炎热、潮湿,我厂收尘效果又太好,粉尘相对较大,对电气元件影响较大。外部给定信号,电气元件接触不可靠,造成触发脉冲不可靠,引起电流和窑速波动。2)窑速突然下降,但之后窑主机

10、能稳定运行造成这种情况主以下2种原因:1)触发脉冲丢失,比如触发回路相关器件脱焊,相应可控硅回路无法导通,造成输出整流电压下降;2)可控整流桥桥臂上可控硅元件故障,或是熔断器熔断,造成输出电压下降,常见故障有一臂、两臂及一相断开。我厂3、4号窑曾多次发生此类故障。主熔断器熔断引发故障。3)窑主电动机无法起动 此种情况有以下原因:外部联锁控制设备故障,主电动机控制回路无法接通;多个整流元件或是触发回路故障,输出电压低,整流装置提供起动电流太小,起动力矩不够,不能起动。检修后触发脉冲出线接线不慎,造成可控桥整流元件触发顺序混乱,电压波形异常。实例1:我厂4号窑主电动机直流传动装置柜控制脉冲分配板上触发脉冲出线整流柜上风机振动,多个接线松动,造成不能开机。后