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MHLS型高压水阻柜在锤破机高压电机软起动中应用

作者:admin点击:108 次发布时间:2020-08-12 02:35:04

一、前言

 钢铁公司      钢铁公司石灰石破碎流程由原赤铁矿洗破流程改造而成,但由于原流程设计能力为年产赤铁矿10万吨,80年代末期改造成石灰石洗破流程后,年产能30万吨0 ~ 3mm石粉,其关键破碎设备为2台PCK1316破碎机(配置低压电机为210KW),随着钢铁公司的发展,钢产量不断增长,所需石粉熔剂不断增加,流程产能远远不够。因此,田湖公司于2016年对流程进行了局部改造,重点针对细碎破碎能力不足的现实,将1台PCK1316改为PCK1416 - S单转子可逆式锤式破碎机(配置高压电机为560KW),流程改造后石粉产能达到70万吨。

二、流程改造后,高压电机的基本情况
1、单转子可逆锤式破碎机的配置

单转子可逆锤式破机高压三相异步电动机

高压开关柜

型号

PCK1416-S

型号

YKK5001-6

型号

XGN2-12

转子直径

φl410mm

功宰

560kW

电压

6000V

转子长度

1600mm

转速

985r/min

电流

68A

给料检度

< 8Omm

电压

6000V

控制电压

22OVAC

出料粒度

0 - 10mm

电流

68A

主母线电流

400A

转子转速

985r/min

频率

50HZ

制造厂

济宁山矿电机车

生产能力250-300t/h

 

 

高压鼠茏电机软起动水阻柜

制造厂

山东山矿

 

 

型号

MHLS -560/6

液力耦合器

 

 

额定电流

68A

型号

TVA866

 

 

适用电机

560kW

制造厂

大连液力机械公司

 

 

起动时间

25 -60S

 

 

制造厂

兆复安

 

 
单转子可逆锤式破机的配置表1所示。PCK1416-S锤破机
2、起动方式
PCK1416-S锤破机配置的高压电机功率为560KW,锤破机转子质量达4000kg以上,属于重载起动,而我公司中心变电所的主变额定容量为4000KVA,高压电机不能直接起动,只能采用软起动方式进行降压起动。目前,高压电机软起动方式主要有高压软起动水阻柜降压起动方式、磁饱和电抗器式(磁控)起动装置、中高压固态软起动控制方式、高压变频器软起动方式等。高压变频器在起动、调速、节 能方面优点突出,但价格昂贵,对于PCK1416 -S锤破机这种负荷变化较快,冲击负载较大的设备来说,并不经济适用。因此,在设备选型时选用了高压软起动水阻柜降压起动方式,此种起动设备经济、适用,维护相对简单。
3、水阻柜水电阻阻值配比方法
串在定子回路中的水电阻阻值必须适中,如果阻值过小,则会造成起动电流过大, 线路压降大,引起电网波动大,保护装置动作,线路保护跳闸,不能正常起动;如果阻值过大,则会造成水电阻电压降过大,电机定子回路电压小,起动电流小,起动转矩小,起动时间延长,起动时间达到后,不能正常切换到运行状态,在切换瞬间会产生过电流与过电压,造成设备的损坏。我公司所用锤破机高压电机定子回路串接水电阻阻值配至16~19欧姆之间三相平衡,用伏安法进行配比, 即在水电阻电极之间加1个低电6V,用电流表与电压表测量出电流I、电压U,则电阻 R = U/I。此方法简单有效,如果电阻阻值过大,则在水箱中添加电解粉;如果阻值过小, 则抽出水箱中部分电解液,并在水箱中重新添加新的纯净水,直到阻值合适为止。伏安法配水电阻阻值方法如图1所示。
配阻电路 
图1伏安法配水电阻方法
 
4、水阻柜水电阻投、切时间的整定高压水阻柜
高压电机起动时,高压水阻柜在电机定子回路中串接水电阻,降低了加在定子绕组上的电压,减少起动电流,待电机转速上升到一定程度时,再将水电阻旁路或切除,电机全压运行。如果其起动转矩和传动机械所需要的转矩配合得当,可使机械平稳地起动,而没有一般起动情况下的冲击现象。因此,对水电阻的投入和切换时间就必须整定得当,否则,会造成起动故障。高压电机起动过程中水电阻阻值的减少主要是通过电机正转使水电阻动、静极板之间的距离逐步缩短,电阻慢慢下降,最后变为零,最后旁路或切除,在这一起动过程中,电机定子绕组电压逐步上升,起动力矩逐步上升,锤头慢慢达到额定转速,正常起动完成。起动完成后,水电阻极板通过电机反转带动,返回原位,为下次起动做准备。动、静板之间的距离通过行程开关控制,因此,其时间控制就相当重要,电阻阻值减少太快,会造成起动电流上升太快而跳闸; 电阻阻值减少太慢,会造成转矩上升过少,无法正常带动机械转动,不能正常起动。鼠笼电机软起起动水阻柜水电阻起动时间控制由西门子LoGo-PLC进行控制。LoGo时间整定方法如下:
按ESC健进入set param菜单:按0K调 整时间
B3:TH:2S代表极板走动时间
TL:3S代表极板停顿时间
TA:自动计时器
B7:T:代表水阻柜动停顿时间[B3中 (TH+TL) x段数](2+3) x5=25S
TA:自动计时器
B30:T:代表水阻柜起动保护时间(起动时间+2S)
TA:自动计时器(37 +2 =39S)
B31:T:代表复位时间保护(复位时间+2S)
TA:自动计时器25S
说明:极板行走时间总共22秒,分段极板走动时间可调,但总行走时间在22秒。起动时间等于总行走时间加总停留时间。
5、高压开关柜XGN2-12继电保护装置定置的计算与整定
高压锤破机所破碎的介质是石灰石,由于石灰石给料粒度的不确定性,以及回笼矿的多少受到锤头磨损程度、振动筛筛分效果、 含水量等诸多因素的影响,冲击负荷较大。 在实际使用过程中,会经常出现过负荷现象, 额定电流为68A的高压电机,在较大负载的冲击,会短时间出现100A左右的冲击负荷。 因此,需要装设下列保护装置:一是过流保护,二是电流速断保护。过流保护及速断保 护的定值计算与整定显得尤为重要,其整定值一是必须避开起动电流,二是必须避开正常生产过程中出现的冲击负荷持续时间。下面简要介绍过流保护定值、过流保护动作时间、速断保护定值的计算与整定。
5.1过流保护定值的计算
计算公式如下:
Idzj = kjx * Kk * le.d / (Kf * Ki)
式中:Idzj——过流保护定值;
kjx——电流互感器二次回路接线系数: 接于相电流以时,取1.0,接于相电流差时, 取√3,根据实际接线情况,取1.0;高压开关柜XGN2-12
Kk——可靠系数:动作于信号时,取 1.05-1.1,动作于跳闸时,取1.2-1.25,根 据实际情况,取1.25;
le.d——电动机额定电流,为68 A ;
Kf一继电器返回系数,取0.85;
Ki——电流互感器变比,实际变比为 200/5 A,则 Ki 为 40;
通过计算,得Idzj = 1.0 * 1.25 *68 /(0.85 x40)=2.5 (A)
由于高压开关柜所选用的继电保护器件型号为GL-15,此种电流继电器的特点是过流与 速断保护均在同一个电流继电器内,且辅助触点容量大,能断开150A以下交流回路。
5.2过流保护动作时间的计算
在实际应用中,保护装置动作时间tzd可按两倍动作电流时的允许过负荷时间t8h, 在继电器特性曲线上查出10倍动作电流时的动作时间。
根据两倍动作电流200A及允许过负荷时间77.27s,査GL-15继电器的反时限保护特性曲线,得出10倍动作电流时的动作时间tzd为2s。
5.3、电流速断保护定值的计算
计算公式如下:  Idzj = Kjx * Kk * Iq / Ki
式中:Idzj—— 电流速断保护定值;
Kjx——电流互感器二次回路接线系数: 接于相电流以时,取1.0,接于相电流差时, 取√3,根据实际接线情况,取1.0;
Kk——可靠系数:GL型继电器,取1.8 -2.0 ,DL型继电器,取1.5-1.6,根据实际情况,取1.8;
Iq——电动机起动电流,为290A ;
Ki—电流互感器变比,实际变比为 200/5 A,则 Ki 为 40;
通过计算,得 Idzj = 1.8 * 1.0 * 290 / 40=13.05(A)
电流速断保护定值Idzj整定为13A,动作时间Os。
6、实例
在2016年石灰石流程改造调试过程中,根据高压鼠笼电机软起动水阻柜说明书,软起动电流在3.5倍额定电流以下,当时的速断整定在11A 。在起动过程中,出现了烧跌落保险熔芯、高压开关柜过流跳闸、变电所线路保护屏跳闸等一系列故障。后来,跌落保险熔芯采用2根200A的保险并联,解决了起动时烧跌落保险熔芯的故障。另外,由于原水电阻配比值太小,为6.8欧姆,起动电流太大, 后将电阻配置17.2欧姆,此时,在起动过程中,在电流回路串联10A标准电流表,电流表读数为7.2A左右,说明起动电流在288A 左右。根据实际起动电流重新整定后,再次试机,成功起动。同时变电所线路保护屏定值也根据负荷的变化进行重新整定。
7、结语
鼠笼电机软起动水阻柜(高压水阻柜)以其低廉的价格、方便的 维修、简单的结构,能满足锤破机高压电机软起动的使用要求。
 
 


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