用UPS消除風(fēng)機(jī)瞬間停電對窯爐造成的影響

摘要：本文闡述了因雷閃造成電源短暫失電，導(dǎo)致窯爐風(fēng)機(jī)和傳動(dòng)電機(jī)停轉(zhuǎn)。如何利用一個(gè)小型的UPS電源，控制大功率的風(fēng)機(jī)電機(jī)，避免造成停機(jī)，減少不必要的損失，適應(yīng)于不穩(wěn)定的電源環(huán)境。

關(guān)鍵詞：UPS；變頻器；窯爐；風(fēng)機(jī)；影響

1 引言

陶瓷在生產(chǎn)過程中，窯爐一旦啟動(dòng)后，就不希望有突發(fā)事情發(fā)生，如：停窯等。然而，常有雷電不期而至，造成電源短暫失電，讓人措手不及，導(dǎo)致窯爐所有的風(fēng)機(jī)和傳動(dòng)電機(jī)停轉(zhuǎn)。如果處理不及時(shí)，傳動(dòng)停轉(zhuǎn)十幾分鐘以上，將導(dǎo)致高溫靜止的輥棒因重力的原因，向下蠕變垂落彎曲變形，甚至斷裂；風(fēng)機(jī)停轉(zhuǎn)，會導(dǎo)致窯爐內(nèi)部氣氛發(fā)生變化，大量的煙氣彌漫。如果窯爐使用煤轉(zhuǎn)氣作為燃料，水煤氣大量關(guān)停。會引起上游煤氣生產(chǎn)設(shè)備的連鎖反應(yīng)，如不及時(shí)處理，會造成有毒的水煤氣外泄、酚水外流、壓力容器爆炸等非常嚴(yán)重的事故。如此混亂狀態(tài)，即使復(fù)電，至少也要幾個(gè)小時(shí)才能重新恢復(fù)生產(chǎn)。每次短暫停電，一條窯將會造成幾萬元的經(jīng)濟(jì)損失。如何克服電源閃停對燒成窯爐的影響，是當(dāng)前必須解決的問題。本文從實(shí)際應(yīng)用出發(fā)，分析瞬間停電產(chǎn)生的原因，并解析原有的供電和窯爐風(fēng)機(jī)控制方面的結(jié)構(gòu)特點(diǎn)，以最少的成本加以改進(jìn)，實(shí)現(xiàn)瞬間停電不停機(jī)，并且可以兼顧安全運(yùn)行。

2 雷擊和電網(wǎng)故障導(dǎo)致瞬間停電的原因

電源停零點(diǎn)幾秒至幾秒鐘后又恢復(fù)，是供電閃停的特征，較短的閃停不易察覺，但會導(dǎo)致風(fēng)機(jī)停轉(zhuǎn)。雷擊和電網(wǎng)故障產(chǎn)生瞬間停電的原因大致有以下幾個(gè)方面：（1）當(dāng)高壓裸線遭雷擊時(shí)，避雷器打開閥門泄放浪涌電流，然后重新關(guān)閉，導(dǎo)致瞬間低壓；（2）避雷器沒有泄放電流，變壓器一次線圈飽和導(dǎo)通，瞬時(shí)產(chǎn)生的交變磁場弱，導(dǎo)致變壓器二次輸出電壓低于額定值的40%以下；（3）同一條高壓線路上有高壓電機(jī)啟動(dòng)，瞬間降低電源電壓；（4）電網(wǎng)中某一條高壓線發(fā)生了局部短路或放電，瞬間降低電源電壓，高壓開關(guān)切換過程中，影響了本條線路，產(chǎn)生瞬間閃停；（5）其它原因。

3 風(fēng)機(jī)主回路電路

窯爐風(fēng)機(jī)的種類較多，短暫停電時(shí)對風(fēng)機(jī)的影響主要是抽濕風(fēng)機(jī)和助燃風(fēng)機(jī)。由于窯爐的產(chǎn)量大，窯爐較長，因此需要的風(fēng)機(jī)也較大，風(fēng)機(jī)功率至少在55kW以上。同時(shí)，電氣主線路必須有星一三角形降壓啟動(dòng)電路或變頻器啟動(dòng)。而且需配置有備用風(fēng)機(jī)，當(dāng)一臺風(fēng)機(jī)出故障需要維修時(shí)，另一臺隨時(shí)要能頂上去使用。調(diào)節(jié)風(fēng)量的方法有兩種，一種是采用變頻器調(diào)速的方法。這種方式較節(jié)能，且調(diào)節(jié)方便；另一種是采用工頻運(yùn)行，人工調(diào)節(jié)風(fēng)管閘門開口大小。這種方式不節(jié)能，但比較簡單，易于理解。以上兩種調(diào)節(jié)風(fēng)量的方式在風(fēng)機(jī)控制電路里會同時(shí)配置，但使用時(shí)只選其中的一種。風(fēng)機(jī)控制主電路如圖1所示。

其中：M1是1#電機(jī)，M2是2#電機(jī)。兩臺機(jī)不能同時(shí)運(yùn)行。其運(yùn)行方式如下：

（1）1#電機(jī)變頻運(yùn)行時(shí)，QS1斷路器合閘，交流接觸器KM8、KM3閉合。

（2）1#電機(jī)工頻運(yùn)行時(shí)，QS2斷路器合閘，交流接觸器KM1、KM2閉合，形成星形連接，定時(shí)到后，KM2斷開，KM3閉合形成三角形聯(lián)接運(yùn)行。

（3）2#電機(jī)變頻運(yùn)行時(shí)，QSl斷路器合閘，交流接觸器KM4、KM7閉合。

（4）2#電機(jī)工頻運(yùn)行時(shí)，QS2斷路器合閘，交流接觸器KM5、KN6閉合，形成星形連接，定時(shí)到后，KM6斷開，KM7閉合形成三角形聯(lián)接運(yùn)行。

通過主令開關(guān)SA1和SA2的組合選擇。主回路電路在四種運(yùn)行方式中只能選取其中一種。同時(shí)，控制回路與主回路要配合使用，控制回路如圖2所示。例如：SA1選擇位置1（即1號機(jī)），SA1的③端和④端接通，SA2選擇位置1（即變頻），SA2的①端和②接通，那么主回路只能在方式（1）的狀態(tài)下運(yùn)行。

4 如何保證在閃電的情況下不斷電

主電路回路瞬時(shí)斷電后，只要控制回路不失電，各交流接觸器的線圈繼續(xù)通電閉合，一旦主回路復(fù)電，風(fēng)機(jī)電機(jī)仍可繼續(xù)運(yùn)行。由于風(fēng)機(jī)是大慣性負(fù)載，瞬間失電將對它的運(yùn)行沒有多大的影響，因此也不會影響到窯爐的運(yùn)作。為此，要保證控制回路在供電缺失的情況下不斷電，可采用一個(gè)小型的UPS（不間斷電源）來續(xù)供。UPS采用最小配置即可，但必需保證輸出電壓為220V，能驅(qū)動(dòng)三個(gè)交流接觸器線圈，能適應(yīng)運(yùn)行工作環(huán)境。風(fēng)機(jī)的轉(zhuǎn)動(dòng)慣性通常有幾分鐘，而瞬間停電只有幾秒鐘，UPS可供電長達(dá)幾十分鐘以上。風(fēng)機(jī)主電源在停電幾秒鐘之后如果沒有恢復(fù)，則應(yīng)斷開主回路，其目的是為了消除操作人員誤判，防止風(fēng)機(jī)在靜止的狀態(tài)下由于復(fù)電突然自動(dòng)啟動(dòng)傷人，需確保工人安全。為了區(qū)分是短暫停電還是長時(shí)間的停電，需在控制回路里增加一個(gè)斷電延時(shí)繼電器KTO，型號可選為ST3PK，如果外部停電超過設(shè)定的時(shí)間，KTO將起到作用，然后需要重新按啟動(dòng)按鈕才能啟動(dòng)風(fēng)機(jī)。當(dāng)在變頻模式下工作時(shí)，變頻器還要有瞬間停電自恢復(fù)功能。例如，采用功能較強(qiáng)的國產(chǎn)普雷斯頓變頻器。需要把參數(shù)P5.07設(shè)置為1s、P5.08設(shè)置為3s。風(fēng)機(jī)在工頻（即星一三角形電路）的運(yùn)行模式工作的情況下，其運(yùn)行原理同普通的星一三角形啟動(dòng)電路沒有多大區(qū)別。圖2中的接觸器KM1、KM4、KM5、KM8選型要比先前的大一級。其位置比傳統(tǒng)的星一三角形啟動(dòng)電路前移，起隔離作用，把變頻器的輸出端與另一條鏈的主電源之間完整地隔離起來，防止因倒供電而燒壞變頻器，而且也便于主回路的現(xiàn)場維修。圖2中的聯(lián)鎖電路的作用是便于風(fēng)機(jī)停運(yùn)時(shí)切斷煤氣的供給。

5 總結(jié)

實(shí)踐證明，在風(fēng)機(jī)的控制回路里增加一個(gè)小型的UPS電源，在主電源瞬間斷電的情況下，控制回路中仍有電供應(yīng)，自動(dòng)補(bǔ)充短暫失電信號，從而實(shí)現(xiàn)了瞬間停電不停機(jī)的目的。經(jīng)過改進(jìn)后的窯爐風(fēng)機(jī)控制電路的成本增加不大，但安全性和可靠性得到了保證，其作用非常明顯，對窯爐的運(yùn)行管理大有裨益，并獲得了成功應(yīng)用。筆者撰此文，希望能廣泛使用在陶瓷行業(yè)和其它行業(yè)中，從而更好地實(shí)現(xiàn)其價(jià)值。