球磨機同步電機勵磁系統改造

徐明華 林 峰 徐燕兵

作者通聯：新余鋼鐵集團公司機動能源處 江西新余市 338001

E-mail：xmh1104@sina.com

同步電機可控硅勵磁系統的發展主要經歷了三代：以插件控制為核心，如KGLF系列勵磁裝置；以集成單元控制為核心，如KCL系列勵磁裝置；以PLC或單片機等微電腦控制為核心，如TMDS系列勵磁裝置。

一、存在的問題

新鋼良山礦業公司的空壓機、球磨機等配套同步電機的勵磁系統采用KGLF11恒流型勵磁裝置，使用中存在以下問題。

（1）控制系統全部為插件（其中6塊觸發環節，給定、投勵、保護、滅磁、投全壓、逆變、附加環節各1塊），易發熱，導致勵磁控制穩定性差。

（2）更換插件和勵磁裝置投用前，必須進行滅磁調試、輸出波形調試、強勵時間整定等一系列操作，需要借助試驗設備，較為繁瑣。調試結束后還需固定所有調節電位器，等待工作位置試車。

（3）可控硅散熱為普通散熱片配合風機抽風散熱，風機必須始終運行，耗電量大。滅磁環節在正常運行中有誤導通情況（勵磁柜滅磁電阻經常發熱），可導致勵磁電流不穩定而影響生產，為此經常放置1臺軸流風機對柜體進行額外冷卻，并且定期清掃或更換插件板，工人維護量大，長時間影響生產。

為此，公司決定改造4臺球磨機的同步電機勵磁系統，各電機參數見表1。

表1

二、球磨機勵磁系統改造

1.改造方案

由于KGLF系列的控制系統已基本淘汰，生產廠家大多不再生產，經技術論證，確定使用重慶中鼎公司的TMDS 11恒流勵磁裝置（圖1）取代KGLF11-300/110型勵磁柜。1#、2#電機使用TMDS 11-Ⅲ型，3#、4#電機使用 TMDS 11-Ⅱ型，考慮價格因素，使用和原勵磁柜配套的整流變壓器。

圖1 TMDS 11系列勵磁裝置原理

主電路和移相觸發電路采用集成移相調控晶閘管智能模塊，三相交流輸入無相序，完全實現免外接設備調試、免維修。根據轉子回路內測取的轉子電壓波形，通過變換整形為方波，經光耦隔離，輸入電腦系統，由電腦控制實現最佳投勵角的選擇。TMDS 11-Ⅱ型采用Microchip公司全數字化PIC微控制器，TMDS 11-Ⅲ型采用三菱公司FX系列PLC。人機界面友好，可通過顯示屏在線設定或修改勵磁參數以及各種保護整定值，在運行中可人工調節勵磁電流和功率因數。采用真空管散熱器，散熱效果好。

2.電氣接線（圖 2）

拆除原勵磁柜，找出球磨電機控制回路連接的控制接線端子（5副接點，10根控制聯系小線）。勵磁故障輸出接點（141，142）接入電機跳閘回路；斷路器無源常開接點接入勵磁裝置，向勵磁控制回路提供合閘信號（103，105）；勵磁系統允許工作接點（137，138）接入斷路器合閘回路；勵磁柜電流表和功率因數表電流接點由A相電流互感器提供一副接點接至“A413，A416”；勵磁柜功率因數表電壓接點由電壓互感器提供B、C兩相線電壓的一副接點接至“B601，C601”。

3.主要參數設定（表 2）

（1）勵磁電流設定為恒流運行，投勵時間設定為4s。

（2）過勵值、欠勵值根據用戶需要在現場設定。欠勵、過勵故障發生5s后未恢復正常（可通過人為調節勵磁電流試驗驗證），保護動作于主電機跳閘回路，顯示屏顯示“欠勵”或“過勵”故障信號。

4.系統調試

（1）滅勵整定。勵磁電流調至正常使用值的1.4倍時，反時針調節勵磁調節旋鈕開關TRO使勵磁電壓表剛好有下降趨勢，然后往順時針方向調節約40°即可（如反時針調完TRO勵磁電壓表未有下降趨勢，則順時針方向調節約20°即可）。將勵磁電流調至正常使用值后，按“檢測”鍵，勵磁電壓表讀數為零，電流有所下降，放開“檢測”鍵，勵磁電壓、電流表恢復原來指示即可，表明滅磁可控硅工作正常。

圖2 球磨機勵磁系統電氣接線圖

表2

（2）運行前調試。由于球磨電機2臺功率為400kW、2臺功率為600kW，均設計為直接啟動電機，故可將投全壓時間設定為0s。將勵磁柜面板上轉換開關XK旋至“調試”位置（圖2中XK觸點3、4接通），做一次投勵試驗（電機不用送電，轉子接入勵磁回路），4s后自動投勵，電流電壓表有正常指示。

（3）上述調試均正常后，再做一次運行調試。將轉換開關XK旋至“允許”位置（圖2中XK觸點1、2接通，觸點7、8接通），然后啟動電機，一般情況下約3s后電機轉速達到同步轉速的95%（亞同步速）時會投勵，若4s前未投勵，計時至4s自動投勵。電流穩定在整定值，表明勵磁裝置正常，可投入使用。

球磨機同步電機勵磁系統改造后，自動化程度顯著提高，設備故障率和維護量明顯降低，勵磁消耗電能總體下降20%～30%，設備安全經濟運行，確保生產順利進行。