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回转窑主驱动选型分析和故障排除

发表日期: 2011-05-25 文章来源:郑矿机器 作者:

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:

  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,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。

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,回转窑在直流驱动系统正常时,运行非常平稳。但在停窑时,由于回窑产生较高反电势,会对系统造成一定的危害。故控制系统应有较为完善的解决方案。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,产生的反电势较高,此时可使导通角α>90°,即使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,并在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,同时在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,进一步减小回窑对直流驱动装置的影响。

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。

  ①电动机内部的激磁电源线有破损,在电动机运行中随着电动机振动有瞬时碰壳现象,电动机的转矩下降,转速降低,电动机转动发生困难,现场表现为窑速波动。           ②由于调速装置整流柜上的冷却风机引起的振动,造成电路印制板上的相关元件焊点松了,或是相关的电子元件发生故障,脉冲时有时无,可控硅元件的触发不可靠,用示波器观察会发现电压波形1个以上的波头不稳定、闪动的情况。

  ③外部给定信号,由于电气元件的接触不可靠,从而造成触发脉冲不可靠,引起电流和窑速的波动。

  2)窑速突然下降,但之后窑主机能稳定运行

  造成这种情况主要是以下2种原因:1)触发脉冲丢失,比如触发回路的相关器件脱焊,相应的可控硅回路无法导通,造成输出整流电压下降;2)可控整流桥桥臂上的可控硅元件故障,或是熔断器熔断,造成输出电压下降,常见故障的有一臂、两臂及一相断开,其对整流输出电压的影响如表2所示。

  3)窑主电动机无法起动

  此种情况有以下原因:①外部联锁控制设备故障,主电动机控制回路无法接通;②多个整流元件或是触发回路故障,输出电压低,整流装置提供的起动电流太小,起动力矩不够,不能起动。③由于检修后触发脉冲出线接线不慎,造成可控桥整流元件的触发顺序混乱,电压波形异常。

 

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