水泥厂电力拖动初探水泥厂电拖动初探力拖动初探.doc

水泥厂电力拖动初探 摘要: “水泥厂电力拖动”是使人们在深入了解电动机的运行特性、水泥生产设备的特点、水泥生产工艺要求的基础上，综合平衡包括供电系统在内各方面的要求，使水泥生产机、电设备的配套和运行合理化的学问。但是，到目前为止，还没看到过有关水泥厂电力拖动的专著。水泥工业的电力拖动系统存在着两大关键问题:其一是掌握主要的、典型的水泥设备在起动过程中阻转矩变化的动态特性数据，并据以改进电力拖动系统；其二是如何为生产设备选配额定功率恰如其分的电动机，并使新建厂投产后的实际电力负荷与设计时负荷计算的结果基本相符并且具有较高的需要系数。这2个问题都需要进行大量的测量和归纳、分析工作才能取得初步成果。本文介绍一些与此有关的体会。此外，本文提出几个概念性问题以便解释几个看似简单的常见误区。由于水泥厂中的电动机绝大多数都是异步电动机，所以在本文内容中除个别标明者外，皆指异步电动机。?? 1　电力拖动中几个容易被误解的基本概念? 　　电力拖动中的基本概念在实际应用中存在着一些误区。例如，不少人根据电动机运行时的输入电流随负载轻重而改变大小的经验认为:“电动机起动电流的大小也取决于负载的轻重”；曾经有人用:“扛东西时有人帮忙抬一把，比自己直接从低处往起扛省劲儿”的体会认为:“用辅助传动装置先让磨机慢慢地转动起来，可以减轻主电动机的起动难度”。然而事实是，起动电流的大小与负载轻重无关。先开辅助传动反而会增加起动的难度。为了便于渐进地说明问题，先对电力拖动中几个基本概念做些提示。? 1.1　静态和动态? 　　“静态”是指电动机拖动负载运行在恒定转速时的状态。在这种状态中:? 　　电动机的输出转矩=负载的静阻转矩? 　　也就是说，在静态时电动机的输出转矩只取决于负载的轻重。“静阻转矩”系指与机组转动部分的惯性无关的负载阻力。? 　　“动态”是指电动机拖动负载运行于加速、减速等转速变化的状态。在起动过程中:? 　　电动机的输出转矩=负载的静阻转矩+使机组加速的加速转矩? 　　在动态时，电动机的输出转矩只取决于电动机的固有机械特性。? 　　掌握设备起动过程中静阻转矩变化数据是正确选择配套电动机的重要依据。要想测量设备在起动过程中负载静阻转矩的变化，除电动机的输出转矩之外，还必须同时测得使机组加速时的加速转矩。? 1.2　硬特性和软特性? 　　 在电力拖动中，“硬特性”一般是指电动机的转速不受负载轻重变化影响的特性。比较典型的是同步电动机。通用的鼠笼型电动机、转子绕组被短接的绕线型电动机、直流并励和它励型电动机等在负载从空载到满载之间变化时，其转速变化都不大于1.5%～5.0%(大型电动机比小型电动机转速变化小)，所以也被看作是具有硬特性的电动机。这类电动机的输入电流和输出转矩会随着转速的微小变化而急剧地升降。当负载的阻力超过它的最大转矩时，它就会“颠覆”，也就是转矩下降导致转速急速下降甚至停止转动，定子电流增大到堵转电流。如不及时切断电源，就会有烧毁电动机的危险。? 　　 这个概念可以引申到某些生产设备。例如，罗茨鼓风机的风量基本上与它的转速成比例，几乎不受风路阻力的影响，当风路阻力增大时，它就会自动增大风压以维持风量不变。如果风路阻力过高，而风机电动机的功率又不够，就可能过载。所以它是具有硬特性的恒流型风机。为了容易起动，起动时必须全部打开放风阀门。离心风机的风压受风量变化的影响较小，当风路阻力降低时，它就会自动增大风量，以减轻风压的下降。风路阻力过低就会因为风量过大而造成风机电动机的严重过载。所以可以看作是硬特性的恒压型风机。为了容易起动，起动时必须全部关闭风路中用以调节风量的阀门，尽量增大风路阻力。这两种风机的特点与电学中由稳压器构成的恒压源、由稳流器构成的恒流源颇为相似。? 　　 “软特性”一般是指电动机的转速随负载轻重的变化而大幅度变化的特性。也就是说，电动机的转速会随着负载的加重而明显下降。但是，它的输入电流和输出转矩则随着转速的降低而大致成比例的平缓上升，不易颠覆。具有高电阻鼠笼转子的电动机(起重机专用鼠笼型电动机、异步伺服电动机、力矩电动机等)和转子接有电阻的绕线型电动机、直流串励电动机等都属于软特性的电动机。专用的力矩电动机即使长期处于堵转状态也不会超过允许温升。? 　　 大部分水泥生产设备几乎都选配硬特性的电动机。软特性的电动机只用于起重运输设备和个别有特殊要求的地方。? 　　 硬特性和软特性是可能或可以互相转化的。例如，“电磁调速异步电动机”是由电磁耦合器同鼠笼型电动机组合而成的，电磁耦合器是典型的软特性电机，但是通过测速发电机和电子自动调节器控制它的励磁电流就使它成为既可根据需要调节转速，且转速又几乎不受负载轻重变化影响的硬特性电动机。? 　　 立窑煅烧系统中，保持风量的稳定是稳定窑内热工状