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5000t/d旋窑电气控制系统的应用

5000t/d旋窑电气控制系统的应用

2012/7/19 14:29:16

0  引言
  目前在国内外水泥厂旋窑传动上的应用近二三十年来,主传动一直使用直流调速。随着国家对宏观经济的调控,目前一些小水泥厂逐渐减少,各水泥厂正逐渐扩大其水泥生产线,5000t/d水泥生产线日益增多。其中窑主传动部分一直是各水泥厂生料转换成数料的关键设备,各厂对窑主传的要求也越来越高。一些水泥厂提出窑主传进线整流变压器和直流电机的选型越大越好,本文针对5000t/d水泥旋窑的进线整流变压器和直流调速装置的选型进行了详细的计算。
  湖北某大型水泥厂于2009年5月新上了一条5000t/d生产线,其直流电机的型号为ZSN4-450-092,功率710KW,额定电枢电压:660V,额定电枢电流:1140A,额定激磁电压:180V,额定激磁电流:21.2A,他励,电机额定转速:1000rpm,冷却方式:风管双冷,测速发电机:ZYS-100A、8W、1000r/min、100V、0.08A。生产厂商:上海南洋电机厂。该厂对窑主传一次高压开关柜、整流变压器、窑主传直流调速柜这些设备进行招标,我公司以详细的控制方案和多年来在建材行业良好的声誉一举中标。
  1  控制方案概述
  1.1 我公司配备XNG2-12一次高压开关柜,采用了我公司WZB-2621-5000变压器微机综合保护装置,具有多种保护功能,出线至10KV/0/.60KV整流变压器,然后进至窑主传直流控制柜。直流控制柜内选用施耐德空气断路器、接触器,数显仪表、电流电压变送器选用上海安科瑞产品,并设计有欧姆龙CP1L系列PLC,与外部冷却、润滑、液压等辅传电气控制部分实现有效连锁保护。其主要控制功能介绍如下:
  1.1.1备妥:起动前,根据需要,冷却风机和润滑油泵等辅助传动电机需先启动。
  1.1.2合闸: 备妥后,按下起动按钮,进线断路器接通,全数字直流调速装置主回路得电。
  1.1.3起动:按下运行按钮,直流电机开始运行,同时其冷却方式(IC37)所规定的双管进出风开始工作。约10S后,回转窑电机起动完毕。
  1.1.4调速:转动柜体面板上的调速电位器,即可对回转窑主传动直流电机进行调速。
  1.1.5停机:按下红色停机按钮,回转窑主传动直流电机停止运转。
  1.1.6其它控制功能:根据用户方需要设计以下种控制方式:
  1) 本地控制:操作随机携带的人机界面及柜门面板上的各按钮或旋钮、电位器开、停电动机及加减速。控制柜正面上应装有“集中―本柜―机旁”选择开关、开停按钮、紧急停车按钮等。必要的信号灯及仪表(如备妥、运行、故障、电压表、转速表等)
  2) DCS控制:中央控制计算机(DCS)进行远程开、停电动机及加减速控制,通过全数字直流调速装置端子接受来自现场或控制室的开关量或模拟量控制。DCS端设有启动、停机开关量指令,另有电流显示、转速显示功能,通过装置输出的4~20mA模拟量信号进行转速取得,转速设定由DCS端直接设定后由电压变送器输入至直流调速器。
  3) 机旁控制:在机旁控制设备的开停。
  1.2一次控制框图:

窑主传一次电气控制原理图


2、 选型计算:
  用户方招标文件要求,该旋窑带负荷起动时,起动力矩不于小于额定力矩的2.5倍。根据旋窑负载的特点分析可知:起动时旋窑内的生料处于正下方,在窑起动并不断加速的过程中,整个窑体及窑内的物料克服自身惯性而升速,当物料偏移正下方最大角度时,此时所需转矩最大,这是个加速过程,一个克服设备巨大惯性的过程。一旦驱动电流克服了这种大惯性负载而起动起来,维持正常运转所需的驱动能量及转矩就很小了。由此可见,功率选择过大,启动没问题,但正常运转时出现大马拉小车现象,能耗大,一次性投资加大;因此,对整流变压器和直流调速装置的选型就非常关键。
2.1整流变压器选型计算:
  窑体启动力矩即为直流电机的电磁转矩是拖动转矩,当电机机起动时,即要求其电磁转矩Mem克服负载转矩Mz及空载转矩M0做功的过程,即:

此时直流装置交流进线侧的输入电流为:
Ij=0.83 Iq=0.83×2850=2366A
 Ij为整流变压器二次侧输入给三相进线电抗器的交流电流。
整流变压器30S内过载倍数按2倍计算,则整流变压器二次侧额定输出电流为:
Ie= Ij/2=2366÷2=1183A
考虑到电网电压±10%的波动,以及交流进线电压与直流装置输出直流电压的关系,整流变压器二次侧额定电压取值
Ue=630V

因为该整流变压器容量较大,其功率因数较高,功率因数取值cos∮=0.95
故整流变压器容量Pe= P1/ cos∮=1291÷0.95=1359≈1400KVA
最终确定整流变压器的型号为:SGHB10-1400KVA 10KV/0.63KV
2.2直流调速装置的选型计算:
因直流电机在2.5倍的起动力矩时的电枢电流为Iq=2850A,而全数字直流调速装置一般按其30S~40S时间内过载倍数为1.8倍,则要求直流装置额定输出电流为:
I1=Iq/1.8=2850÷1.8=1583A
经比较,最终我公司决定选用ABB公司DCS800-S01-1500-07全数字直流调速装置,完全可能满足2.5倍的启动转矩。
3、结束语
  自该项目调试完毕以来,一次高压开关柜运行良好,我公司WZB系列微机综合保护装置凸显了其极高的性价比。整流变压器未出现过热现象,全数字直流调速装置起动运行良好,实际起动电流也小于计算值2850A,说明我公司计算选型是合理的,受到用户单位相关负责人员的一致的好评。

 

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