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水泥技术|变频器在水平推动篦式冷却机上的应用

   日期:2016-08-24     来源:建材之家    作者:防水之家    浏览:129    评论:0    
核心提示:1 原设备情况 我公司拥有5台Φ3.5m×145m湿法回转窑,采用2.2m×12.6m水平推动篦式冷却机,减速机为ZQ750型,速比48.57,采用的Z2-81型直流电动机功率为17kW,电源部分是由北京整流器厂生产的KGSA11-100/230型可控硅整流设备。由于水平推动篦式冷却机的工作特性和生产工艺要求,普遍使用直流调速系统,而且直流电动机起动性能和调速性能都很好,所以保障了生产的正常进行。

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防水之家讯:1 原设备情况

我公司拥有5台Φ3.5m×145m湿法回转窑,采用2.2m×12.6m水平推动篦式冷却机,减速机为ZQ750型,速比48.57,采用的Z2-81型直流电动机功率为17kW,电源部分是由北京整流器厂生产的KGSA11-100/230型可控硅整流设备。由于水平推动篦式冷却机的工作特性和生产工艺要求,普遍使用直流调速系统,而且直流电动机起动性能和调速性能都很好,所以保障了生产的正常进行。但由于直流电动机日常维护工作量大,特别是工作在粉尘较大的场合,整流子、碳刷磨损较快,需经常停机检修、维护,不仅需要投入较多工作量,检修成本较高,而且由于停机造成熟料不能快速冷却,冷却机篦床因高温损坏。

2 改造方式

1999年3月我们采用高性能的三相交流变频器对冷却机进行了改造尝试。考虑到试验中的风险,同时为了保证试验成功,改造时保留了直流电动机的安装底座和可控硅整流设备。


2.1 电动机的选择
因直流电动机较三相交流异步电动机起动力矩大,特性硬,过载能力强,所以电动机的功率应加大。
原直流电动机的输出转矩:
MZN=P/ΩZN=P/(2πnZN/60)
=(60/2π)×(PZN/n)
=9.55×(17×103/1000)
=162.35N·m
式中:MZN———直流电动机额定转矩;
PZN———直流电动机额定功率;
ΩZN———直流电动机额定角速度;
nZN———直流电动机额定转速。
应选用的交流电动机的功率:
PN=0.83MZNΩ1
=0.83MZN(2πn1/60)
=0.83×162.35×(2π×1500/60)
=21155.83W
式中:PN———交流电动机额定功率;
Ω1———交流电动机额定角速度;
n1———交流电动机同步转速。
所以选用Y180L-4型、22kW交流电动机。
2.2 变频器的选择


由于我们已使用了多台富士FRENIC变频器,且使用效果良好,所以我们仍选用了富士产品。根据富士产品说明书,选择了FRN22G9S4型,并利用公司库存的1台FRN030G7-4(额定容量46kVA、额定输出电流60A、使用电动机30kW)。
2000年2月又改造了1台,变频器使用了ABB公司的ACS60100253型(使用ACS4010253X型即可),改造后一切正常。


2.3 改造步骤
1)22kW交流电动机的轴头直径与17kW直流电动机的轴头直径不同,需另加工1个联轴器(最好加工1对)。
2)根据原17kW直流电动机安装支座和22kW交流电动机底座尺寸,制作1个夹垫,放在它们之间,用螺丝分别加以固定。
3)如使用富士变频器,需配1只0~1500r/min(0~10VDC)的转速表、1只75/5的电流互感器和1只0~75A的电流表,但由于电流互感器安装在一次线路上,这时的电流只能作为参考;如使用ABB变频器,需配1只0~1500r/min(0~20mADC)的转速表和1只0~75A(0~20mADC)的电流表,这样测得的电流比较准确。
4)将原电缆改为VV-1、3×16mm2二芯屏蔽线若干;原按钮和电位器仍可利用。

3 有关参数设定简介

1)电动机参数:根据所选铭牌,输入变频器需要的参数。


2)保护:根据工作性质平均负荷情况确定,设定为变频器额定输出电流的70%左右。


3)输出频率:根据生产工艺要求,冲程量经减速机速比折算得出,设定上限为40Hz,下限为30Hz,设定完毕后用电位器能调速的范围在30~40Hz(900~1200r/min)之间,已能满足生产要求。


4)加速时间:根据起动负荷大小、电动机起动力矩大小和变频器最大转矩倍数(百分比)确定起动加速时间,由于变频器具有良好的保护性能,所以加速时间可通过实践来确定,我公司设定为10s。


5)减速时间:减速时间理论上可设为0s,但由于水平推动篦式冷却机停机时会出现过压报警,所以应适当延长停机时间,我公司设定为30s。


6)再生回馈控制:电动机在起动后,转速自零开始,经10s后加速达到900r/min(30Hz),此时突然出现跳闸,变频器无输出,显示器显示电动机转速达到900r/min时出现了过电压现象。我们试验了几个下限频率(如25Hz、20Hz等),都出现了电动机转速达到下限时因过电压跳闸,变频器无输出情况。经分析其原因如下:由于水平推动篦式冷却机篦床是水平往复式运动,每个运动周期由正向加速-正向减速-停止-反向加速-反向减速-停止循环组成,如果此时电动机处在加速状态(0~900r/min),电动机的作用力大于篦床等的阻力,电动机正常工作;当电动机转速达到900r/min后,篦床由停止-反向加速(或停止-正向加速)过渡时,由于篦床受物料的阻力作用和传动力臂重力作用,会对电动机产生一个反向加速力,使电动机在此时处在发电状态,由此产生回馈再生电动势叠加在电动机定子上,变频器产生过压保护动作,所以应适当调整该参数(富士变频器调参数34,ABB变频器调参数20.05)。


在实际应用中我们也发现变频器设定输出1200r/min(40Hz)时,实际工作在1140~1260r/min(约38~42Hz)之间变化,这也是以上原因产生的。

4 效果

经过24个月的连续使用(第2台13个月),证明这样的改造是成功的,不但保障了冷却机的安全运行,还减少了日常维护工作和维修配件等成本,同时也有节能效果。

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