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負(fù)壓除塵風(fēng)機_軸流式送風(fēng)機失速原因分析及預(yù)防措施電力百科變頻


軸流式送風(fēng)機失速原因分析及預(yù)防措施
    
簡介：1. 華能德州電廠, 山東省　德州市　253024；2. 貴州黔西中水發(fā)電有限公司，貴州省 畢節(jié)市 551500 摘要： 　針對華能德州電廠鍋爐送風(fēng)機曾經(jīng)多次發(fā)生失速'>失速的情況, 在介紹軸流送風(fēng)機失速'>失速機理基礎(chǔ)上, 根據(jù)實測數(shù)據(jù) ...
關(guān)鍵字：軸流式送風(fēng)機'>軸流式送風(fēng)機
1. 華能德州電廠, 山東省　德州市　253024；2. 貴州黔西中水發(fā)電有限公司，貴州省 畢節(jié)市 551500
摘要： 　針對華能德州電廠鍋爐送風(fēng)機曾經(jīng)多次發(fā)生失速的情況, 在介紹軸流送風(fēng)機失速機理基礎(chǔ)上, 根據(jù)實測數(shù)據(jù)對送風(fēng)機失速原因進行了分析, 以為空預(yù)器堵塞嚴(yán)重導(dǎo)致管路阻力特性變化、送風(fēng)機動葉開度過大是送風(fēng)機失速的原因, 并提出了送風(fēng)機失速的處理及預(yù)防措施。
關(guān)鍵詞： 軸流式送風(fēng)機'>軸流式送風(fēng)機； 失速； 動葉可調(diào)'>動葉可調(diào)； 預(yù)防措施
0　引言

　　華能德州電廠6號機組額定容量為660 MW，鍋爐容量為2 209 t/h，是德國制造的亞臨界、一次中間再熱、單爐膛、Γ型布置、自然循環(huán)汽包爐。鍋爐配有2臺三分倉回轉(zhuǎn)式空預(yù)器，2臺型號為FAF30.15.1的動葉可調(diào)'>動葉可調(diào)軸流式送風(fēng)機，動葉調(diào)節(jié)范圍為-29°～31°（對應(yīng)動葉開度0%～100％），設(shè)計風(fēng)量為315
m3/s，設(shè)計靜壓為4 275 Pa，風(fēng)機轉(zhuǎn)速為985 r/min。2臺送風(fēng)機進口處各裝設(shè)一組50％容量熱風(fēng)器，熱風(fēng)器設(shè)計壓降0.2 kPa。華能德州電廠6號機組于2002 年10 月投產(chǎn)發(fā)電，投產(chǎn)后，在2003年5月～6月期間，多次發(fā)生送風(fēng)機失速現(xiàn)象，一度影響了機組帶負(fù)荷能力，經(jīng)過技術(shù)職員分析，以為6號鍋爐送風(fēng)機失速的主要原因是空預(yù)器堵灰嚴(yán)重，風(fēng)道阻力特性變化使送風(fēng)機動葉開度過大、運行在不穩(wěn)定區(qū)所致，經(jīng)過設(shè)備治理，使空預(yù)器壓差減小到設(shè)計值范圍內(nèi)，消除了送風(fēng)機失速的隱患。
1 軸流式送風(fēng)機失速機理
　　　　軸流風(fēng)機葉片通常是機翼型的, 軸流式風(fēng)機葉片氣流方向如圖1所示。當(dāng)空氣順著機翼葉片進口端(沖角α= 0°) ,按圖1（a）所示的流向流進時, 它分成上下兩股氣流貼著翼面流過,葉片背部和腹部的平滑“邊界層”處的氣流呈流線形。作用于葉片上有兩種力, 一是垂直于葉面的升力, 另一種平行于葉片的阻力, 升力≥阻力。當(dāng)空氣流進葉片的方向偏離了葉片的進口角, 它與葉片形成正沖角(α%26gt;0°),如圖1（b)所示。在接近于某一臨界值時(臨界值隨葉型不同而異) , 葉背的氣流工況開始惡化。當(dāng)沖角增大至臨界值時, 葉背的邊界層受到破壞, 在葉背的尾端出現(xiàn)渦流區(qū), 即所謂“失速”現(xiàn)象。隨著沖角α的增大, 氣流的分離點向前移動, 葉背的渦流區(qū)從尾端擴大到葉背部, 脫離現(xiàn)象更為嚴(yán)重, 甚至出現(xiàn)部分流道阻塞的情況。此時作用于葉片的升力大幅度降低, 阻力大幅度增加, 壓頭降低。

 

 


　　 軸流風(fēng)機的失速特性是由風(fēng)機的葉型等特性決定的，同時也受到風(fēng)道阻力等系統(tǒng)特性的影響，動葉調(diào)節(jié)軸流式送風(fēng)機的特性曲線如圖2所示，其中，鞍形曲線M為送風(fēng)機不同安裝角的失速點連線，工況點落在馬鞍形曲線的左上方，均為不穩(wěn)定工況區(qū)，這條線也稱為失速線。由圖中我們不丟臉出：①在同一葉片角度下，管路阻力越大，風(fēng)機出口風(fēng)壓越高，風(fēng)機運行越接近于不穩(wěn)定工況區(qū)；②在管路阻力特性不變的情況下，風(fēng)機動葉開度越大，風(fēng)機運行點越接近不穩(wěn)定工況區(qū)。

 

   根據(jù)電廠的運行經(jīng)驗，當(dāng)并聯(lián)運行的軸流風(fēng)機出現(xiàn)下列現(xiàn)象時，說明風(fēng)機發(fā)生了失速：失速風(fēng)機的壓頭、流量、電流大幅降低；②失速風(fēng)機噪聲明顯增加，嚴(yán)重時機殼、風(fēng)道、煙道發(fā)生振動的情況下，與失速風(fēng)機并聯(lián)運行的另1臺風(fēng)機電流、容積比能大幅升高；與風(fēng)機“喘振”不同，風(fēng)機失速后，風(fēng)壓、流量降低后不發(fā)生脈動。風(fēng)機的失速現(xiàn)象是風(fēng)機的一種不穩(wěn)定運行工況，對于風(fēng)機的運行安全危害很大：①風(fēng)機失速時，風(fēng)量、風(fēng)壓大幅降低，引起爐膛燃燒劇烈變化，易于發(fā)生滅火事故；②并聯(lián)運行的另1臺風(fēng)機投進“自動”時，出力增大，輕易造成電機過負(fù)荷；③失速風(fēng)機振動明顯增高，可能風(fēng)機設(shè)備、風(fēng)道振動大損壞；處理過程不正確時，易于引發(fā)風(fēng)機“喘振”，損壞設(shè)備。德州電廠6號爐送風(fēng)機失速分析

2.1　現(xiàn)象分析
　　2003 年5月～6月間，6號爐多次發(fā)生送風(fēng)機失速現(xiàn)象, 每次失速現(xiàn)象基本相似,下面以2003年6月19日6號爐B送風(fēng)機失速為例進行分析：當(dāng)日14∶ 47，6號機組負(fù)荷為600 MW，A、B送風(fēng)機并列運行，動葉控制置自動狀態(tài)，空預(yù)器后二次風(fēng)母管壓力為1.76 kPa，A、B送風(fēng)機動葉開度均為87％，A送風(fēng)機電流290A, B送風(fēng)機電流300A（額定值370A），爐膛壓力-70Pa。運行職員發(fā)現(xiàn)爐膛壓力突降至-810 Pa，A、B送風(fēng)機動葉開度迅速升至100％，母管二次風(fēng)壓驟降至0.76 kPa，A送風(fēng)機電機電流升至360A，B送風(fēng)機電機電流降至220 A，且B送風(fēng)機振動驟然升高，風(fēng)機異常發(fā)生后，風(fēng)壓、風(fēng)量、振動、風(fēng)機電機電流等參數(shù)突變后未發(fā)生波動，因此運行職員判定為B送風(fēng)機失速，而不是喘振，運行職員立即減少鍋爐燃燒，手動關(guān)小A、B送風(fēng)機動葉至80％，此時二次風(fēng)壓回升，B送風(fēng)機振動回落至2 mm/s，送風(fēng)機失速現(xiàn)象消失。失速前、后風(fēng)機主要參數(shù)比較見表1。

表1　失速前、后風(fēng)機主要參數(shù)比較
項 目
風(fēng)機失速前
風(fēng)機失速后
A送風(fēng)機
B送風(fēng)機
A送風(fēng)機
B送風(fēng)機
動葉開度/%
87
87
100
100
電流/A
290
300
360
220
風(fēng)量/kg?s-1
595
550
595
395
出口風(fēng)壓/kPa
3.7
3.6
2.2
2.2
振動/mm?s-1
3.7
1.2
4.9
19.1
爐膛壓力/Pa
-70
-70
-810
-810
母管二次風(fēng)壓/kPa
1.76
1.76
0.76
0.76
總風(fēng)量/kg?s-1
658
658
552
552
空預(yù)器煙側(cè)差壓/kPa
2.9
2.9
3.1
3.2
空預(yù)器風(fēng)側(cè)差壓/kPa
1.9
1.9
2.1
2.2
根據(jù)運行記錄及DCS打印數(shù)據(jù)顯示，當(dāng)時機組正在升負(fù)荷過程中，由于空預(yù)器堵灰較為嚴(yán)重，風(fēng)、煙側(cè)前后差壓均遠高于設(shè)計值（滿負(fù)荷設(shè)計值1.2 kPa），鍋爐負(fù)荷升高使送風(fēng)需求量增大，這些原因使送風(fēng)機動葉不斷開大，記錄數(shù)據(jù)顯示：發(fā)生失速前15 min內(nèi)，送風(fēng)機動葉由84％平緩開至87％，逐漸逼近風(fēng)機不穩(wěn)定工況區(qū)，而空預(yù)器壓差亦隨風(fēng)量、煙氣量增長不斷增大，送風(fēng)通道阻力特性改變,促使風(fēng)機進進失速區(qū)。事后對送風(fēng)機進口濾網(wǎng)及熱風(fēng)器進行了仔細檢查，未發(fā)現(xiàn)堵塞，因此，排除了熱風(fēng)器及進口風(fēng)道堵塞造成風(fēng)機失速的原因。

　　據(jù)此分析, 送風(fēng)機出口通道阻力過大、動葉開度大，落進風(fēng)機不穩(wěn)定工況區(qū)是B送風(fēng)機發(fā)生失速的真正原因。應(yīng)清除空預(yù)器蓄熱片積灰，降低空預(yù)器風(fēng)阻是解決送風(fēng)機失速的根本措施，由于當(dāng)時電網(wǎng)負(fù)荷緊張，無法實現(xiàn)停爐檢驗，電廠制定了臨時措施：限制機組最高負(fù)荷，適當(dāng)降低鍋爐氧量運行，避免送風(fēng)機動葉開度超過80％，在這樣的臨時措施下，送風(fēng)機失速現(xiàn)象未再次發(fā)生。
　　值得一提的是，動葉可調(diào)軸流風(fēng)機葉片角度過大是引發(fā)風(fēng)機進進不穩(wěn)定區(qū)的重要原因，但為什么B送風(fēng)機失速后，與之并聯(lián)運行的A送風(fēng)機動葉開大至100％，仍未發(fā)生失速呢？原因是B送風(fēng)機失速后，出力銳減，系統(tǒng)風(fēng)壓迅速降低，并聯(lián)系統(tǒng)的管網(wǎng)阻力特性也隨之變化，阻力特性曲線下移，風(fēng)機出口風(fēng)壓降低，使得A送風(fēng)機運行點闊別不穩(wěn)定工況區(qū)。

2.2　預(yù)防送風(fēng)機失速的措施

　　限制機組負(fù)荷、降低鍋爐氧量僅是避免送風(fēng)機落進失速區(qū)的一個應(yīng)急的處理方法，確保送風(fēng)通道暢通，減小風(fēng)道阻力才能徹底預(yù)防送風(fēng)機失速的發(fā)生，在隨后的停機檢驗中，華能德州電廠針對送風(fēng)機失速進行了一系列設(shè)備治理：①在秋季的小修中，對6號爐空預(yù)器蓄熱片進行了徹底清理，更換了腐蝕損壞的蓄熱片；②為保證運行中空預(yù)器蓄熱片積灰能夠及時清除，增加了技術(shù)成熟的燃氣脈沖吹灰器，代替原來的蒸汽吹灰器進行空預(yù)器清灰。運行一年多來，效果不錯，空預(yù)器風(fēng)、煙側(cè)前后壓差能夠長期控制在設(shè)計值范圍內(nèi)；③根據(jù)環(huán)境溫度變化，冬季及時投進熱風(fēng)器，避免空預(yù)器冷端腐蝕造成風(fēng)阻增大；④冬季大霧天氣，及時清理送風(fēng)機進口濾網(wǎng)結(jié)霜，春季大風(fēng)天氣，及時清理送風(fēng)機進口濾網(wǎng)掛積的楊絮、柳絮及塑料袋等物，避免送風(fēng)機進口堵塞；⑤在送風(fēng)機進口熱風(fēng)器后風(fēng)道上，新開1×3 m2面積的卷簾門，正常運行時封閉，一旦熱風(fēng)器因故堵塞，動葉開度大于80％，則開啟卷簾，以避免缺風(fēng)引起動葉開度過大，風(fēng)機運行異常。⑥在正常運行中, 盡量保持2 臺送風(fēng)機的風(fēng)量相平衡。當(dāng)發(fā)生1臺送風(fēng)機失速時, 應(yīng)迅速關(guān)小送風(fēng)機動葉, 使動葉開度小于80％, 使送風(fēng)機盡快回到穩(wěn)定工況區(qū)運行。
3 結(jié)論

　　在電廠實際運行中，鍋爐尾部空預(yù)器受熱面積灰嚴(yán)重或風(fēng)門、擋板操縱不當(dāng)誤關(guān)，造成風(fēng)道阻力增大，促使風(fēng)機運行在不穩(wěn)定工況區(qū)域是軸流送風(fēng)機失速的主要原因之一。根據(jù)運行經(jīng)驗，軸流送風(fēng)機風(fēng)壓、風(fēng)量、電流大幅降低后未發(fā)生脈動，風(fēng)機振動、動葉開度突增是判定送風(fēng)機發(fā)生失速的重要依據(jù)。一旦發(fā)生送風(fēng)機失速，應(yīng)迅速關(guān)小失速風(fēng)機的動葉，相應(yīng)關(guān)小未失速風(fēng)機的動葉，使并聯(lián)運行的2臺送風(fēng)機動葉開度、電流相接近，是使送風(fēng)機快速脫離失速工況的解決辦法。
　　華能德州電廠經(jīng)過對6號爐空預(yù)器的治理，以及其他防止送風(fēng)機失速措施的實施，使得送風(fēng)機出、進口風(fēng)道能夠暢通，通道風(fēng)阻始終小于設(shè)計值，在鍋爐滿負(fù)荷、氧量3.0％工況下，送風(fēng)機動葉開度?75％，未再次發(fā)生送風(fēng)機失速現(xiàn)象。
　　作者簡介：鄭福國（1976－），男，工程師，主要從事生產(chǎn)運行工作，擔(dān)任660 MW機組全能集控值班員

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收錄時間:2011年02月16日 19:48:29 來源:互聯(lián)網(wǎng) 作者:

變頻器過熱和過載故障原因及處理：

故障現(xiàn)象一：過熱（OH）：也是一種比較常見的故障，

1、故障的主要原因：周圍溫度過高，風(fēng)機堵轉(zhuǎn)，溫度傳感器性能不良，馬達過熱。

2、實例：一臺ABB ACS500 22kW變頻器客戶反映在運行半小時左右跳“OH”。分析與維修：因為是在運行一段時間后才有故障，所以溫度傳感器壞的可能性不大，

3、故障處理：變頻器的溫度確實太高，通電后發(fā)現(xiàn)風(fēng)機轉(zhuǎn)動緩慢，防護罩里面堵滿了很多棉絮(因該變頻器是用在紡織行業(yè))，經(jīng)打掃后開機風(fēng)機運行良好，運行數(shù)小時后沒有再跳此故障。

故障現(xiàn)象二：過載：也是變頻器跳動比較頻繁的故障之一

1、故障原因：平時看到過載現(xiàn)象我們其實首先應(yīng)該分析一下到底是馬達過載還是變頻器自身過載,一般來講馬達由于過載能力較強,只要變頻器參數(shù)表的電機參數(shù)設(shè)置得當(dāng),一般不大會出現(xiàn)馬達過載.

2、故障處理：而變頻器本身由于過載能力較差很容易出現(xiàn)過載報警.我們可以檢測變頻器輸出電壓。



一種太陽能通風(fēng)裝置涉及建筑物通風(fēng)裝置，特別涉及現(xiàn)代農(nóng)業(yè)設(shè)施及家畜禽類養(yǎng)殖等生產(chǎn)場所的通風(fēng)裝置，適用于蔬菜大棚和家畜禽類養(yǎng)殖通風(fēng)降溫場的通風(fēng)調(diào)節(jié)和衛(wèi)生通風(fēng)。該裝置包括與建筑物固定密封連接的收藏機構(gòu)，與支架固定連接的展開機構(gòu)，固定在建筑物上的支架；太陽能空氣驅(qū)動器位于展開機構(gòu)與收藏機構(gòu)之間，太陽能空氣驅(qū)動器的下開口端與收藏機構(gòu)的上開口端密封固定連接，展開機構(gòu)位于收藏機構(gòu)的上方，且與太陽能空氣驅(qū)動器的上開口端連接，太陽能空氣驅(qū)動器、收藏機構(gòu)與建筑物內(nèi)相通，不使用太陽能空氣驅(qū)動器或雨天時，將太陽能空氣驅(qū)動器置于收藏機構(gòu)內(nèi)。該裝置無電力消耗，節(jié)能、調(diào)溫、調(diào)濕，保持建筑物內(nèi)空氣衛(wèi)生，結(jié)構(gòu)簡單，方便易行，太陽能空氣驅(qū)動器內(nèi)的氣流速度達2m/s左右，能滿足現(xiàn)代農(nóng)業(yè)設(shè)施及家畜禽類養(yǎng)殖等生產(chǎn)場所的通風(fēng)要求。

1）羅茨鼓風(fēng)機一般來說風(fēng)量比較大，壓力也比較大，同樣羅茨風(fēng)機噪音也較大，如果需要風(fēng)量比較小，對噪音要求比較高，就選用回轉(zhuǎn)式鼓風(fēng)機，回轉(zhuǎn)式鼓風(fēng)機同樣屬于恒流量風(fēng)機，工作的主參數(shù)是風(fēng)量，輸出的壓力隨管道和負(fù)載的變化而變化，風(fēng)量變化很小，回轉(zhuǎn)式風(fēng)機是變?nèi)輭嚎s，其主要特點是：低轉(zhuǎn)速，低噪音，低振動，高效率，高節(jié)能。

2）如果負(fù)載需要的是恒流量效果的情況時就用羅茨鼓風(fēng)機。 因為羅茨鼓風(fēng)機屬于恒流量風(fēng)機，工作的主參數(shù)是風(fēng)量，輸出的壓力隨管道和負(fù)載的變化而變化，風(fēng)量變化很小。 羅茨風(fēng)機是一種高壓風(fēng)機，羅茨鼓風(fēng)機為容積式風(fēng)機，輸送的風(fēng)量與轉(zhuǎn)數(shù)成比例，把氣體由吸入的一側(cè)輸送到排出的一側(cè)。 如果負(fù)載需要的是恒壓效果的情況時就用離心風(fēng)機。 因為離心風(fēng)機屬于恒壓風(fēng)機，工作的主參數(shù)是風(fēng)壓，輸出的風(fēng)量隨管道和負(fù)載的變化而變化，風(fēng)壓變化不大。 離心式風(fēng)機，風(fēng)壓力不大�？諝獾膲嚎s過程通常是經(jīng)過幾個工作葉輪（或稱幾級）在離心力的作用下進行的。 離心風(fēng)機屬于平方轉(zhuǎn)矩特性，而羅茨風(fēng)機基本屬于恒轉(zhuǎn)矩特性。



綠洲羅茨風(fēng)機引進吸收國內(nèi)外三葉羅茨鼓風(fēng)機先進技術(shù)，運用先進的CAD輔助設(shè)計，研發(fā)并專業(yè)精工生產(chǎn)的高品質(zhì)、低噪音、新一代高效節(jié)能產(chǎn)品，羅茨風(fēng)機具有結(jié)構(gòu)合理、體積小、升壓高、效率高、風(fēng)量大、噪音低、運行平穩(wěn)、性能優(yōu)良、使用壽命長、維修簡單等特點。其流量從0.8m3/min-180m3/min,升壓9.8kpa-98.8kpa,共11個機型，80多種規(guī)格，羅茨風(fēng)機已被廣泛用于污水處理、水產(chǎn)養(yǎng)殖、氣力輸送、真空包裝、洗煤、助燃、增壓、鑄造、礦山、冶金、化工、輕工、建材、電力、面粉、噴砂、真空等領(lǐng)域。綠洲羅茨風(fēng)機歡迎來電咨詢！13854198118



　大神堂風(fēng)電場的13臺風(fēng)機已經(jīng)全部并網(wǎng)發(fā)電，目前正在進行系列微調(diào)。預(yù)計本月，這些風(fēng)機將進入240小時的試運行階段，待檢測合格后將正式投入使用。

　　大神堂風(fēng)電場位于漢沽大神堂村東4公里處，是本市首個風(fēng)電項目，一期建設(shè)規(guī)模為26兆瓦。目前，一期13臺單機容量為2兆瓦的風(fēng)電機組已經(jīng)全部安裝完畢，并網(wǎng)發(fā)電。這些風(fēng)機都是目前國內(nèi)陸基安裝的單機容量最大、槳葉直徑最長、科技含量最高、擁有完全自主知識產(chǎn)權(quán)的風(fēng)機。

　　在現(xiàn)場，80米高的白色風(fēng)機矗立在渤海邊的鹽田上“現(xiàn)在13臺風(fēng)機已經(jīng)全部并網(wǎng)發(fā)電，雖然秋冬季節(jié)并不是風(fēng)力資源最好的季節(jié)，但從發(fā)電量上來看，還是不錯的。”津能風(fēng)電公司副總工程師李雙平說，“目前，大神堂風(fēng)電場日均發(fā)電量可達15萬千瓦時，預(yù)計到明年春季，風(fēng)力資源轉(zhuǎn)好以后，日均發(fā)電量可達20萬千瓦時。”雖然這些風(fēng)機已經(jīng)全部并網(wǎng)發(fā)電，但還處在微調(diào)階段，在實際運行中排除風(fēng)機的故障。預(yù)計本月，風(fēng)電場將進入240小時的試運行階段，之后將正式竣工交付使用。屆時，風(fēng)電場的智能化管理模式將發(fā)揮作用，整個電場將自動運行，一旦發(fā)生故障，值班員可迅速通過顯示屏了解到故障部位，并進行遠程切改。

　　“正式交付使用后，一期風(fēng)電場每年可提供5200余萬千瓦時的綠色電能，如果按照每戶每月用電87°來算，可供5萬個家庭用一年。”津能風(fēng)電公司副總經(jīng)理白鴻斌說，“這些綠色電能可年節(jié)約標(biāo)煤1.9萬噸、淡水3.04萬噸，年減排二氧化碳6萬噸。”






EBM離心風(fēng)機R2E220-AB06-05資料
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商品品牌：ebmpapst依必安派特
商品重量：2.500千克
商品屬性
[ 葉輪直徑 ] : ￠220mm
[ 電機轉(zhuǎn)速 ] : 2750 min/1相 
[ 工作頻率 ] : 60 Hz /1相
[ 工作電壓 ] : 230VAC / 1相
[ 電壓范圍 ] : AC190V...245V/1相
[ 工作電流 ] : 0.51 A 
[ 輸入功率 ] : 115 W 
[ 最大風(fēng)量 ] : 990 m3/h 
[ 啟動電容 ] : 2.5uF /450V
[ 最大風(fēng)壓 ] : 0 .. 410 Pa 
[ 使用壽命 ] : 40 °C時L10預(yù)計壽命30000小時
[ 噪音指數(shù) ] : 75 dB(A) 
[ 引線方式 ] : 從風(fēng)圈出線長270mm 末端裸露TR64的插頭接電
[ 接線說明 ] : 藍色=電源 黑色=電源公共端 棕色=電容 花色=接地
[ 絕緣等級 ] : B級(135)
[ 防護等級 ] : IP44
[ 材質(zhì)材料 ] : 風(fēng)葉采用加強塑料PA6.6注塑在金屬板
[ 產(chǎn)品認(rèn)證 ] : 可提供CCC CE UL 等認(rèn)證

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收錄時間:2011年01月07日 16:45:58 來源:ccen 作者:


大型高爐鼓風(fēng)機同步電動機軟啟動及其控制技術(shù)
    
大型高爐鼓風(fēng)機同步電動機軟啟動及其控制技術(shù)
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1 引言

大型高爐煉鐵鼓風(fēng)機采用超大型同步電動機傳動取代透平傳動，已成為當(dāng)今世界煉鐵裝備發(fā)展的趨勢。這得益于電力電子技術(shù)及微電子技術(shù)、計算機技術(shù)的發(fā)展，成功地利用交-直-交變頻器。解決了超大型同步電動機的軟啟動題目，平滑啟動功率只需電動機功率的25%左右，從而避免了同步機異步啟動時對電網(wǎng)難以承受的沖擊。平滑的啟動過程經(jīng)過200s左右將加速到準(zhǔn)同步速度即95%額定轉(zhuǎn)速ne，然后并進電網(wǎng)，拉進同步運行。

2003年5月鞍鋼第一臺電動鼓風(fēng)機順利并網(wǎng)運行，為新1#高爐送風(fēng)。風(fēng)機的驅(qū)動電動機為超大型同步電動機，其額定功率為42mw，電機啟動采用變頻器軟啟動，控制系統(tǒng)采用simadyn d計算機控制系統(tǒng)。simadyn d是西門子變頻器的核心技術(shù)。新1#高爐鼓風(fēng)機同步電動機與啟動變頻器是一拖一的方式，而最近將投進運行的新2#、3#高爐是采用一拖二的方式。即一臺變頻器可以拖動兩臺同步電動機分時啟動。鞍鋼引進的這套西門子變頻器軟啟動裝置是西門子公司新的版本，其硬件及其軟件技術(shù)水平較國內(nèi)其它鋼鐵企業(yè)引進的同類的設(shè)備有較大的進步。

學(xué)習(xí)和把握這些相關(guān)的技術(shù)對生產(chǎn)維護和今后的發(fā)展有著極其重要的現(xiàn)實意義。

2 變頻器的技術(shù)數(shù)據(jù)及其組成

用于超大型同步電動機軟起動的交－直－交電流型變頻器。

2.1 主要技術(shù)數(shù)據(jù)

（1） 額定電壓:2×2.9kv，3相
電壓波動范圍:＋10%～-10%;
（2） 額定頻率: 50hz±2%;
（3） 直流環(huán)節(jié)功率:2×4.8mw;
（4） 頻率控制范圍:1:10;
（5） 正常運行環(huán)境溫度:＋5℃～40℃;
（6） 正常環(huán)境溫度情況下，可連續(xù)3次啟動，第4次間隔60min。

2.2 變頻器及其功率部分

主要包括:

（1） 進線側(cè)的整流器和電機側(cè)的逆變器，使用的都是6qc7全控三相橋;
（2） 變頻器的整流側(cè)與逆變側(cè)都無熔斷器;
（3） 晶閘管用光纖間接觸發(fā)，每個晶閘管都有反饋信號;
（4） 逆變器側(cè)裝有l(wèi)em的電子互感器（在各頻率范圍內(nèi)都有高精度的直流電流互感器）;
（5） 直流環(huán)節(jié)的電抗用具有足夠大的電感量，用以降低電流的紋波和限制電流變化率;
（6） 在變頻器的進線和出線端都裝有過電壓限制器;
（7） 啟動變頻變壓器，為與電網(wǎng)電壓和電機電壓有一個優(yōu)化的匹配，需在變頻器的輸進與輸出端配置變頻變壓器，其中:

降壓變壓器（進線側(cè)），樹脂澆注干式三繞組變壓器，11400kva，10.0kv/2×2.9kv，50hz,工廠車間通風(fēng)降溫，uk≤13.5%;
升壓變壓器（電機側(cè)），樹脂澆注干式三繞組變壓器，11400kva，2×2.9kv/10.0kv，50hz，uk=8.5%。

系統(tǒng)的控制器使用的simadyn d控制系統(tǒng)，該系統(tǒng)是一個全數(shù)字化可自由配置帶多微機系統(tǒng)，專門用于系統(tǒng)的計算和快速的開閉環(huán)控制。

3 同步電動機軟啟動原理

同步電動機軟啟動原理是采用交－直－交變頻技術(shù)。變頻設(shè)備為電流型，即在直流環(huán)節(jié)有一個較大電感的直流電抗器，既有濾波功能又能當(dāng)逆變側(cè)發(fā)生短路故障時，由于電抗器的存在，電流不會發(fā)生突變，而電流調(diào)節(jié)器會迅速響應(yīng)，使整流電路的晶閘管觸發(fā)角后移，電流將被限制在安全范圍內(nèi)。

由于電源采用三相橋式整流電路，逆變器輸出電流的諧波成份很大，會引起電機額外的發(fā)熱和轉(zhuǎn)矩的脈動。另外變頻裝置還會產(chǎn)生較大的共模電壓，進而影響電機的盡緣。為解決上面題目，該系統(tǒng)采用12脈沖整流技術(shù)。

在軟啟動過程中，還采用了直流脈動技術(shù)。同步電動機的轉(zhuǎn)子中由于外加勵磁電流，在轉(zhuǎn)子轉(zhuǎn)動時電機定子中將產(chǎn)生感應(yīng)電勢，當(dāng)這個電勢反向作用于逆變側(cè)的晶閘管時，晶閘管會關(guān)斷，利用這個電勢就可實現(xiàn)逆變晶閘管的自然換相。但是在當(dāng)電機轉(zhuǎn)速很低時（例如5%ne以下），電機的定子電勢很低，不能使晶閘管關(guān)斷實現(xiàn)自然換相。為了解決這個題目，采用了直流脈動技術(shù)。也就是說電動機啟動初期，電機轉(zhuǎn)速低于5%ne期間，當(dāng)逆變器的晶閘管需要換相時，想法使逆變器的電流降低到零，使逆變器的晶閘管暫時全部關(guān)斷，然后將根據(jù)觸發(fā)的順序給應(yīng)導(dǎo)通的晶閘管加上脈沖�；謴�(fù)直流電流時，電流將按觸發(fā)的順序流經(jīng)新導(dǎo)通的晶閘管，從而實現(xiàn)從一相到另一相的換相。由于逆變器晶閘管順序?qū)?通風(fēng)除塵，直流電流順序地流過電動機定子的相應(yīng)繞組，并產(chǎn)生合成磁場，這樣繞組電流不斷的變化必將在電機中產(chǎn)生一個旋轉(zhuǎn)磁場，帶動轉(zhuǎn)子旋轉(zhuǎn)，轉(zhuǎn)子旋轉(zhuǎn)的速度由逆變器的觸發(fā)周期確定，當(dāng)電機轉(zhuǎn)速達到5%ne以上時，電機定子產(chǎn)生的電勢足夠大時，逆變器的晶閘管采用自然換相，這樣電機轉(zhuǎn)子產(chǎn)生的啟動轉(zhuǎn)矩將使電機繼續(xù)不斷地進步轉(zhuǎn)速，一直到95%ne時，電機將并網(wǎng)拉進同步（符合并網(wǎng)條件時）。變頻器退出系統(tǒng)，從而實現(xiàn)同步電機的軟啟動。

采用軟啟動技術(shù)，必須在電機空載下啟動并網(wǎng)。所需功率只有9000kw左右，遠遠小于異步啟動和額定功率（42000kw），所以對電網(wǎng)沖擊很小,負(fù)壓風(fēng)機水簾。

在消化有關(guān)資料中得知:假如在同步切換瞬間，由于電網(wǎng)壓降原因造成電機失步而切換失敗，變頻器有能力在任何轉(zhuǎn)速情況下，再次“捉住”電機，使之加速到同步，直至切換成功。

在正常運行期間，假如勵磁存在，由于短時過載或10kv電壓丟失，造成電機失步超200ms，變頻器將從勵磁控制器得到信號而第自動再啟動，并有能力在任何轉(zhuǎn)速情況下“捉住”電機轉(zhuǎn)子使之加速并同步直至切換到電網(wǎng)。

以上兩點對高爐安全連續(xù)的送風(fēng)是十分內(nèi)必要的。

4 軟啟動器的控制

4.1 軟起動控制原理及過程

軟啟動simadyn d數(shù)字控制系統(tǒng)應(yīng)用矢量原理，并通過系統(tǒng)的開環(huán)和閉環(huán)控制來實現(xiàn)對軟啟動過程的控制，采用失量控制方式的目的，主要是為了進步變頻器的動態(tài)性能。根據(jù)交流電動機的動態(tài)數(shù)學(xué)模型，利用坐標(biāo)變換的手段，將交流電動機的定子電流分解成磁場分量（電流）和轉(zhuǎn)矩分量（電流），并分別加以控制，即模仿自然解耦的直流電動機的控制方式，即對磁場分量和轉(zhuǎn)矩分量分別控制，以獲得類似于直流電機調(diào)速的動態(tài)性能。

在矢量控制方式中，磁場電流實際值和轉(zhuǎn)矩電流實際值可以根據(jù)測定的電機定子電壓、和電流的實際值經(jīng)變換計算求得。磁場電流和轉(zhuǎn)矩電流的實際值與之相應(yīng)的設(shè)定值進行比較和調(diào)節(jié)。

開環(huán)控制包括:電機速度≤5%額定轉(zhuǎn)速時控制;開、合短路器的控制;壓力、溫度、各種保護連鎖之間的邏輯控制。

閉環(huán)控制包括:電流控制與速度控制;系統(tǒng)的設(shè)計成帶電流閉環(huán)控制的速度環(huán)控制，即雙閉環(huán)系統(tǒng);通過控制電源側(cè)的整流器，電機流過相應(yīng)的電流，以獲得保持電機轉(zhuǎn)矩所需的力矩。

電機定子通過逆變器流進方波電流。電機轉(zhuǎn)子中通過磁場電流，由于轉(zhuǎn)子的旋轉(zhuǎn)，產(chǎn)生空間變化的磁場，在電機定子中產(chǎn)生感應(yīng)電勢。在低轉(zhuǎn)速時，勵磁電流保持不變，定子電壓只與轉(zhuǎn)速成正比。為了確定定子電流的順序（逆變器晶閘管觸發(fā)的順序），定子電壓被丈量（盡對值、相角），然后產(chǎn)生逆變器的觸發(fā)脈沖，逆變器自然換相，換相電壓由同步機提供。在0～5%額定轉(zhuǎn)速時，電機電壓很低，不能實現(xiàn)自然換相，為保證逆變器可靠的換相，采用直流脈動技術(shù)。周期地將直流環(huán)節(jié)電流降低到零，逆變器晶閘管按設(shè)定值周期地觸發(fā)，帶動轉(zhuǎn)子旋轉(zhuǎn)。當(dāng)電機電壓較高時，就可以實現(xiàn)自然換相。逆變器的晶閘管從一相到另外一相的觸發(fā)信號由同步電壓獲得。同步電機電壓過零點被丈量，并作為電機側(cè)逆變器的觸發(fā)信號。這樣也保證了電機側(cè)逆變器的晶閘管觸發(fā)永遠與電機電壓同步，以使同步機始終保持同步。當(dāng)電機的實際速度小于設(shè)定的速度時，速度檢測器將輸出信號到電流控制器，電流控制器改變整流器晶閘管的觸發(fā)角，增大輸出直流電流，電機轉(zhuǎn)矩增加，電機速度增加，直到電機的電磁力矩與負(fù)荷力矩平衡。當(dāng)電機轉(zhuǎn)速達到準(zhǔn)同步轉(zhuǎn)速時給同步器信號，同步器開始進行檢測，比較、當(dāng)滿足同步條件時，由同步器發(fā)出指令合上斷路器，同步電機并網(wǎng)，軟啟動器退出，完成軟啟動過程。

軟啟動開閉環(huán)控制都在simadyn d控制系統(tǒng)實現(xiàn)。全部控制功能文件安裝在八個處理器中，每個處理器執(zhí)行特定任務(wù)的功能包，功能包的功能用參數(shù)和strucg圖來定義。

4.2 功能包

simadyn d系統(tǒng)中還包括建立處理器與外圍設(shè)備通訊@?fp功能包。

（1） 模塊se21.2:處理器ps16與電機側(cè)晶閘管的接口模塊，用來丈量實際值與檢測值及晶閘管的狀態(tài);
（2） 模塊se48.1:處理器pm16與電源側(cè)晶閘管的接口模塊，用來丈量實際值以及晶閘管的狀態(tài);
（3）模塊sa60:同步模塊，用來丈量電機電壓，經(jīng)計算產(chǎn)生脈沖的同步信號;
（4）模塊sav22:觸發(fā)模塊，通過光纖與晶閘管連接（實現(xiàn)控制設(shè)備與高壓設(shè)備隔離），給晶閘管觸發(fā)信號，同時用光信號可對晶閘管狀態(tài)進行監(jiān)視;
（5） p1（pm16）:完成速度的閉環(huán)控制和相應(yīng)相序控制;
（6） p2、p3（pg16）:進行電源側(cè)的晶閘管的閉環(huán)控制;
（7） p4（ps16）:進行電機側(cè)晶閘管的控制;
（8） p5、p6（pm16）完成啟動過程的診斷;
（9） p7、p8（pm16）:進行可控硅的狀態(tài)診斷;
（10） cs7:通訊模塊;
（11） em11:模擬、數(shù)字量混合輸進輸出;
（12） ea12:模擬量輸出。
（13） ts12:觸發(fā)模塊。

4.3 電機啟動過程的順序控制

（1） 檢測主機與輔機設(shè)備開機條件;
（2） 由dcs發(fā)出開機命令給s7-300（電機運行plc）;
（3） s7-300發(fā)啟動命令給simadyn d;
（4） simadyn d合啟動升降變壓器斷路器;
（5） 檢測斷路器已合上;
（6） 開閉環(huán)控制;
（7） 加勵磁;
（8） 檢查勵磁是否正常;;
（9） 發(fā)啟動的觸發(fā)脈沖信號;
（10） 電源側(cè)晶閘管加觸發(fā)脈沖;
（11） 電機側(cè)晶閘管加觸發(fā)脈沖;
（12） 同步器檢測同步;
（13） 同步后，由同步器發(fā)出進網(wǎng)命令。

5 勵磁系統(tǒng)

電動鼓風(fēng)機的同步電動機采用它勵的無刷勵磁，勵磁電源取自380v低壓工作電源，經(jīng)低壓變頻器變?yōu)榭烧{(diào)的交流電源輸進到勵磁的電機定子中，勵磁機轉(zhuǎn)子與同步電機轉(zhuǎn)子同軸，轉(zhuǎn)子繞組經(jīng)二級管與同步機轉(zhuǎn)子勵磁繞組相連接，為轉(zhuǎn)繞組提供直流勵磁電流。

勵磁電流的控制，在軟啟動期間由 simadyn d系統(tǒng)控制，并網(wǎng)后由s7-300控制，在啟動期間，應(yīng)保持較大的勵磁電流，目的是使電機不失步，同時在電機定子中產(chǎn)生較大的電壓，以便能正確丈量電機轉(zhuǎn)速，從而完成軟啟動的閉環(huán)控制。并網(wǎng)后，勵磁的控制有三種方式:恒勵磁電流控制、恒電機電壓控制、恒功率因數(shù)控制。為保證電機不失步，在正常運行時，電機勵磁也應(yīng)采用恒功率因數(shù)控制。

6 結(jié)束語

自投產(chǎn)以來，高爐鼓風(fēng)機都是一次啟動成功并連續(xù)運轉(zhuǎn)，整個啟動過程與正常運轉(zhuǎn)時一樣，電機電磁噪聲與振動都很小，另外系統(tǒng)的監(jiān)控功能齊全，人機界面友好，增強了系統(tǒng)的可靠性。自投產(chǎn)以來，從未發(fā)生因電機控制系統(tǒng)故障而影響生產(chǎn)的情況。(end)

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收錄時間:2011年01月28日 06:06:20 來源:未知 作者:


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