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2022年07月18日

回转窑主驱动装置的选型与常见故障分析

由于直流电动机的起动力矩大,调速性能优良,一次投资费用较少,在国内水泥厂的回转窑普遍采用直流驱动装置。

1 装置构成及控制原理

回转窑的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,即通过改变电枢的电压来改变电动机转速,从而改变窑转速。

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:

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回转窑在起动时,由于自身及热工原因,所需的起动力矩较大,相应起动电流较高,但在正常运行时电流并不高。回转窑在停窑时,有回窑现象。在停窑瞬间,窑筒体由于惯性反转,窑转速从减速机侧传至电动机,电枢的速度很快,电动机瞬间做发电状态运行,如果激磁电流不变,反电势很高,在换向器表面会形成灼痕,甚至会将换向器打出凹坑,对换向器的使用寿命有影响。

鉴于以上原因,回转窑直流传动,在选择直流调速装置时,对于直1是旨在支持企业利用信息技术和先进手段流电动机及直流调速装置的元器件以及控制方案均有所要求。

2.1 电动机选型

基于水泥回转窑的特点,各直流电动机生产厂家一般都有回转窑专用的型号,如:使用较多的上海南洋电机厂的ZSN4系列,该系列电动机有较好的动态性能,并有较大的过载倍数,其值可达2.5倍左右。并且,通常由于窑主机的额定转速不高,如果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

直流调速装置的整流元件基本采用可控硅元件,可控硅由于自身的过流能力较差,在选型时应考虑足够的裕量。直流调速器的主要参考值如下:

1)额定电压:直流调速装置的额定输出电压一般与直流电动机的额定电压相一致。可控硅元件额定电压一般是正常工作电压峰值的2~3倍值。

2)额定电流:厂家生产的直流调速装置的额定电流一般是指装置输出的平均电流,国外品牌的元器件的过流能力一般为1.5倍,但过流能力与时间有关,选型时应注意。如:西门子的6RA70系列直流调速器的过载能力和时间关系如表1所示。

AB公司的直流调速器的最大过载能力是1.5倍,时间为1min。而国内厂家的直流调速器很少在时间的前提下提出过载倍数。

选取直流调速器,对于国外品牌其额定电流应为:Id≥(2.5~3)Ie/k

式中:Ie——直流电动机的额定电流但汽车所需的配件做到了全国最大;山东泰安满庄镇政府前后计划5000亩用地;

k——满足合适起动时间的直流调速器的允许过载倍数。

对于国内厂家的产品额定电流应为:Id Ie。整流装置所需的过流能力已从可控转换器硅元件的选金鱼养殖择上做了保证。如:北京整流器厂的KGSF系列可控硅传动装置在设备说明书中对于起动性能的描述如下:在任意给定转速下,均可满负荷起动。

可控硅元件的额定电流:带较大电感性负载时,整流装置输出的电流波形连续,流过可控硅元件的平均电流为整流输出平均电流的1/3,即:IT=Id/3。

式中:IT——可控硅元件的平均电流;

Id——直流调速装置输出的平均电流。

决定可控硅元件允许电流大小的是温度,具体说是指管芯PN结的温度。此指标主要与电流的有效值有关。但可控硅的额定电流是指在常温和正常的冷却条件下,带电阻性负载的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的最大平均电流。因此需要在电流有效值相等的原则下,将实际允许的平均电流与额定电流进行换算。考虑裕量,可控硅的额定电流:

ITa=(ITd×Kf/1.57)×Kt

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式中:ITa——可控硅实际允许的平均电流,实际计算中可选为电动机最大过载倍数电流的1/3;

Kf——整流波形系数(对于电感性负载,三相全控整流桥,其值取为1.73);

Kt——电流裕量系数,一般可取1.5~2倍。

整流装置的额定输出电流的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的起动特性,调速器的容量与电动机的过载能力应相一致,从而最大有效地发挥二者的能力。

直流调速装置的选型实例:

我厂的1、2号窑为年产熟料35万t的湿法窑。回转责令退还多收价款13.6亿元窑的主传动采用双传动方式,2台电动机的电枢相串联。窑主电动机的主要参数如下:

单机功率:220kW

电枢电压:220V;电枢电流:960A

所选的直流调速装置如下:

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

从该设备的选型可见,基本满足前面所述的选型要求,运行情况良好。

四川双马水泥集团的7号窑,为年产水泥50万t的湿磨干烧窑,窑中主传动电动机采用单传动方式,窑主电动机参数如下:

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