煤磨選粉機(jī)電流異常問題的分析與處理

薛瑞斌

煤磨選粉機(jī)雖然僅是燒成系統(tǒng)的輔機(jī)設(shè)備，但若出現(xiàn)問題將直接導(dǎo)致停窯停產(chǎn)，嚴(yán)重影響全廠設(shè)備運(yùn)行。在調(diào)試過程中，筆者經(jīng)常遇到煤磨選粉機(jī)電流異常的問題，現(xiàn)以某現(xiàn)場為例進(jìn)行分析，并簡要概括電流異常的原因，以期能為該設(shè)備的正常運(yùn)行和問題處理提供借鑒。

1 系統(tǒng)及設(shè)備概況

1.1 系統(tǒng)概況

圖1為煤磨選粉機(jī)系統(tǒng)工藝流程圖。該系統(tǒng)設(shè)備數(shù)量少，工藝簡單，經(jīng)球磨粉磨后的物料直接進(jìn)入選粉機(jī)分選。盡管煤磨選粉機(jī)比輥磨更耗電，但在物料易磨性較差及國外用戶要求維護(hù)工作量較少的系統(tǒng)中仍被大量運(yùn)用。

1.2 設(shè)備概況

圖1 工藝流程圖

圖2 選粉機(jī)結(jié)構(gòu)

目前與球磨配套的煤磨選粉機(jī)結(jié)構(gòu)基本一致，選粉機(jī)結(jié)構(gòu)如圖2所示，主要包括殼體部分、回轉(zhuǎn)部分、傳動(dòng)部分。出磨物料由氣體攜帶進(jìn)入選粉機(jī)下部粗料套筒的立式內(nèi)筒，氣體中的物料在反擊錐處受到碰撞而轉(zhuǎn)向，由于此擴(kuò)口處風(fēng)速較低，粗顆粒向下降落并通過粗料出口離開選粉機(jī)，細(xì)顆粒由混合氣體繼續(xù)帶到上部，當(dāng)細(xì)顆粒到達(dá)位于導(dǎo)流葉片與籠型轉(zhuǎn)子之間的選粉區(qū)，在離心力及空氣曳力作用下，細(xì)粉穿過籠型轉(zhuǎn)子并離開殼體上部的出風(fēng)口進(jìn)入后部袋收塵器成為成品，粗粉從選粉區(qū)降入內(nèi)錐體，通過內(nèi)錐體與反擊錐之間的環(huán)形縫隙實(shí)現(xiàn)均勻分撒。上升的混合氣體可對此部分物料再次分選，形成選粉機(jī)內(nèi)部循環(huán)，提高選粉效率。

2 電流異常的電氣問題

該案例位于南方某省，原煤水分約6.5%，設(shè)計(jì)產(chǎn)量38t/h（80μm篩篩余3%），煤磨選粉機(jī)在首次開機(jī)過程中就出現(xiàn)電流升高、跳停的情況，具體表現(xiàn)為：選粉機(jī)空載電流較穩(wěn)定，當(dāng)轉(zhuǎn)子轉(zhuǎn)速20Hz時(shí)運(yùn)轉(zhuǎn)電流在35A左右；當(dāng)變頻器頻率穩(wěn)定在20Hz時(shí)，投料10t/h，變頻器電流即出現(xiàn)大幅波動(dòng)，甚至超過額定電流118A而發(fā)生跳停，嚴(yán)重影響系統(tǒng)生產(chǎn)。系統(tǒng)各設(shè)備配置見表1。

現(xiàn)場檢查選粉機(jī)發(fā)現(xiàn)，轉(zhuǎn)子旋轉(zhuǎn)方向正確，旋轉(zhuǎn)靈活；導(dǎo)流葉片方向正確；密封環(huán)槽同心度較好，無擦碰且無物料進(jìn)入環(huán)槽間縫隙；旋轉(zhuǎn)過程中軸承無噪聲，無卡滯，轉(zhuǎn)子部分運(yùn)轉(zhuǎn)平穩(wěn)。故排除轉(zhuǎn)子旋向、密封環(huán)槽摩擦、軸承損壞的可能，在此基礎(chǔ)上，進(jìn)行第一次試運(yùn)轉(zhuǎn)（見表2）。

對分選所得成品作篩余分析，發(fā)現(xiàn)80μm篩篩余高達(dá)34.6%，遠(yuǎn)超出成品規(guī)定范圍。根據(jù)表2可知，由于電流波動(dòng)很大，無法通過調(diào)高變頻器頻率來提高轉(zhuǎn)子轉(zhuǎn)速，而選粉機(jī)系統(tǒng)壓損很小，故將導(dǎo)流葉片由原來的40°調(diào)到50°，希望能對成品粒度有所改善。在此基礎(chǔ)上進(jìn)行第二次試運(yùn)轉(zhuǎn)（見表3）。

對分選所得成品作篩余分析，發(fā)現(xiàn)80μm篩篩余為13.8%，較未調(diào)整導(dǎo)流葉片角度之前有所降低。由表3可知，在15t/h產(chǎn)量情況下，變頻器頻率調(diào)整到26Hz時(shí)，電流嚴(yán)重升高，出現(xiàn)跳停，同時(shí)變頻器溫度升到35℃。分析認(rèn)為變頻器存在問題，故將變頻器更換為一臺(tái)110kW變頻器（窯頭一次風(fēng)機(jī)備用），之后進(jìn)行第三次試運(yùn)轉(zhuǎn)（見表4）。

表1 系統(tǒng)配置

表2 試運(yùn)行一

表3 試運(yùn)行二

由表4可知，在使用110kW變頻器后，空載電流相對穩(wěn)定，但當(dāng)產(chǎn)量加到10t/h、變頻器頻率調(diào)整到30.3Hz時(shí)，電流仍有較大波動(dòng)。空載電流趨于穩(wěn)定的原因可能是變頻器功率加大，對負(fù)載承受能力增強(qiáng)所致。但根據(jù)設(shè)計(jì)經(jīng)驗(yàn)，變頻器功率大于電機(jī)功率一檔應(yīng)完全符合要求，于是，再次對選粉機(jī)內(nèi)部進(jìn)行檢查，發(fā)現(xiàn)密封環(huán)外沿與轉(zhuǎn)子下部外沿有部分積料，并且積料較濕，懷疑可能存在排料不暢、系統(tǒng)堵料的問題。因此，將反擊錐與內(nèi)錐體間隙調(diào)整到35mm，同時(shí)，將轉(zhuǎn)子軸套拉桿螺栓、殼體連接螺母和轉(zhuǎn)子下部螺母鎖緊，以防止轉(zhuǎn)子晃動(dòng)。調(diào)整后再次進(jìn)行試運(yùn)轉(zhuǎn)（見表5）。

由表5可知，通過調(diào)整反擊錐與內(nèi)錐體間隙和鎖緊螺母，效果并不明顯，因此，排除了堵料的可能。檢查減速機(jī)、聯(lián)軸器與電機(jī)，發(fā)現(xiàn)減速機(jī)有發(fā)熱現(xiàn)象，但FLENDER減速機(jī)殼體溫度＜90℃均為正常，而聯(lián)軸器同心度較好，電機(jī)無發(fā)熱，但存在電流噪聲。由于現(xiàn)場無備用變頻電機(jī)，故用一臺(tái)55kW普通電機(jī)取代原變頻電機(jī)進(jìn)行試運(yùn)轉(zhuǎn)（見表6）。

由表6可知，用普通電機(jī)取代變頻電機(jī)會(huì)造成電流很大，直接跳停，因此換回原變頻電機(jī)。同時(shí)，調(diào)整系統(tǒng)風(fēng)量，并檢查、調(diào)節(jié)風(fēng)機(jī)風(fēng)門開度，進(jìn)行第六次試運(yùn)轉(zhuǎn)（見表7）。

由表7可知，調(diào)節(jié)系統(tǒng)風(fēng)機(jī)處風(fēng)門開度對降低電流效果不明顯。試運(yùn)轉(zhuǎn)過程中對電路實(shí)際電流進(jìn)行測量，發(fā)現(xiàn)其值與變頻器數(shù)顯值相同，不存在顯示誤差。檢查密封處的六個(gè)進(jìn)風(fēng)管道正壓密封情況，無堵塞現(xiàn)象。觀察發(fā)現(xiàn)，回料翻板閥每分鐘僅運(yùn)行2～3次，回料明顯偏小，選粉機(jī)內(nèi)物料濃度偏高。因此將導(dǎo)流葉片角度由50°調(diào)回到45°，反擊錐與內(nèi)錐體間隙調(diào)整到60mm；減輕重錘翻板閥重錘重量；檢查系統(tǒng)漏風(fēng)，發(fā)現(xiàn)袋收塵器有一防爆閥未裝鋁箔，漏風(fēng)嚴(yán)重（漏風(fēng)尺寸φ350mm左右）。修復(fù)后進(jìn)行第七次試運(yùn)轉(zhuǎn)（見表8），而電流異常仍無明顯改善。

經(jīng)上述多次排查和分析，認(rèn)為選粉機(jī)本身機(jī)械結(jié)構(gòu)及系統(tǒng)不存在明顯問題，但是投料運(yùn)轉(zhuǎn)電流仍舊異常，因此懷疑為電氣設(shè)置問題。請變頻器廠家對變頻器參數(shù)進(jìn)行重新設(shè)置，其中主要將加速時(shí)間由20s改為200s，然后加強(qiáng)熱風(fēng)爐溫度，再次進(jìn)行試運(yùn)轉(zhuǎn)（見表9）。

表4 試運(yùn)轉(zhuǎn)三

表5 試運(yùn)轉(zhuǎn)四

表6 試運(yùn)轉(zhuǎn)五

表7 試運(yùn)轉(zhuǎn)六

表8 試運(yùn)轉(zhuǎn)七

表9 試運(yùn)轉(zhuǎn)八

由表9可知，調(diào)整后電流異常現(xiàn)象消除，電流穩(wěn)定，系統(tǒng)運(yùn)行良好。對成品進(jìn)行測試，80μm篩篩余約2.6%，可滿足無煙煤細(xì)度需求。

此現(xiàn)場煤磨選粉機(jī)電流異常原因主要為電氣問題，變頻器的參數(shù)設(shè)置尤其是加速時(shí)間與DC提升水平的設(shè)置十分關(guān)鍵，如果設(shè)置與負(fù)載特性不匹配，均會(huì)造成電機(jī)不能正常啟動(dòng)運(yùn)轉(zhuǎn)。過短的加速時(shí)間、過高的DC提升均會(huì)導(dǎo)致電機(jī)過載、過電流及噪聲過大，甚至發(fā)生過電流跳閘。因此在變頻器使用中，一定要根據(jù)負(fù)載情況，對變頻器參數(shù)進(jìn)行合理設(shè)置，使其達(dá)到最佳運(yùn)行狀態(tài)。加速時(shí)間與加速速率、最大頻率之間的關(guān)系見圖3與式（1）。

圖3 加速時(shí)間與最大頻率、加速速率關(guān)系

另外，可能出現(xiàn)的相關(guān)電氣問題還有：

（1）變頻器型號(hào)選擇錯(cuò)誤。選粉機(jī)與風(fēng)機(jī)不同，屬于高速重載設(shè)備，因此變頻器應(yīng)為高速重載類型，如ABB的ACS550、ACS800，不能選用輕載類型，如ACS510。若選用了輕載類型變頻器，其電流表現(xiàn)會(huì)很高，帶料后易跳停。

（2）變頻器型號(hào)應(yīng)比電機(jī)型號(hào)大一檔規(guī)格，若變頻器型號(hào)過小或與電機(jī)相當(dāng)，電流會(huì)大幅波動(dòng)或直接燒壞變頻器。

（3）信號(hào)干擾會(huì)對變頻器等電氣設(shè)備造成影響，因此在電氣布線時(shí)應(yīng)做好防干擾措施，設(shè)備運(yùn)行期間避免對講機(jī)等通信設(shè)備在變頻柜旁近距離使用，以免電流突然波動(dòng)、跳停。

（4）接地方式等也會(huì)對電流造成影響。

（5）現(xiàn)場設(shè)備量程與中控界面量程不一致，出現(xiàn)假電流現(xiàn)象，這時(shí)電流偏高或偏低，但很平穩(wěn)。

3 電流異常的工藝問題

從工藝流程角度上分析，造成選粉機(jī)電流異常的可能影響因素包括：

（1）當(dāng)煤粉水分過高時(shí)，容易造成選粉機(jī)后螺運(yùn)機(jī)或選粉機(jī)出料溜子堵料。通常情況下煤粉休止角很小，但當(dāng)水分＞6%時(shí)，會(huì)發(fā)生急劇變化，易造成堵料。表現(xiàn)形式為，選粉機(jī)電流出現(xiàn)快速上升，如圖4所示，此時(shí)應(yīng)緊急停機(jī)，防止可能發(fā)生的設(shè)備損壞。

（2）當(dāng)系統(tǒng)拉風(fēng)過大時(shí)，會(huì)導(dǎo)致物料磨內(nèi)粉磨時(shí)間過短，循環(huán)負(fù)荷變大。表現(xiàn)形式為：選粉機(jī)電流出現(xiàn)長時(shí)間的逐步波動(dòng)上漲。

圖4 堵料導(dǎo)致電流異常（紅色曲線為電流）

（3）當(dāng)選粉機(jī)后管路或袋收塵器存在嚴(yán)重漏風(fēng)時(shí)，會(huì)導(dǎo)致選粉機(jī)處風(fēng)量下降，物料內(nèi)部循環(huán)和料氣比增加。表現(xiàn)形式為：選粉機(jī)電流逐步波動(dòng)上升。

（4）當(dāng)袋收塵器出現(xiàn)糊料、堆料時(shí)，會(huì)導(dǎo)致選粉機(jī)內(nèi)部料氣比增加。表現(xiàn)形式為：選粉機(jī)電流在短時(shí)間內(nèi)波動(dòng)上漲，風(fēng)機(jī)前壓頭逐步升高。

（5）在初次試機(jī)、無烘干熱風(fēng)時(shí)，空氣粘度偏大，會(huì)導(dǎo)致電流異常、產(chǎn)量偏低。表現(xiàn)形式為：選粉機(jī)電流偏高，但較穩(wěn)定。

4 電流異常的制造、安裝問題

選粉機(jī)電流異常，設(shè)備制造、安裝方面可能存在的影響因素包括：

（1）動(dòng)平衡精度差。通常選粉機(jī)動(dòng)平衡精度要求為G6.3，但有的設(shè)備在制造廠僅進(jìn)行靜平衡或動(dòng)平衡精度過低，此時(shí)選粉機(jī)在高速運(yùn)轉(zhuǎn)時(shí)徑向不平衡力增加，擺動(dòng)過大。表現(xiàn)形式為：電流持續(xù)偏高波動(dòng)，并伴隨設(shè)備振動(dòng)。

（2）選粉機(jī)聯(lián)軸器安裝不正。運(yùn)轉(zhuǎn)時(shí)出現(xiàn)異響擺動(dòng)，嚴(yán)重時(shí)聯(lián)軸器柱銷頻繁斷裂。表現(xiàn)形式為：電流小幅波動(dòng)，視不正狀況，出現(xiàn)不同程度電流升高。

（3）選粉機(jī)迷宮密封安裝不正。運(yùn)轉(zhuǎn)時(shí)出現(xiàn)周期性刮擦、金屬異響。表現(xiàn)形式為：電流存在小幅波動(dòng)，根據(jù)刮擦狀況，表現(xiàn)出不同程度電流升高。

（4）籠形轉(zhuǎn)子旋轉(zhuǎn)方向錯(cuò)誤。表現(xiàn)形式為：電流一直偏高，但較為穩(wěn)定。

（5）導(dǎo)流葉片安裝傾角過大。表現(xiàn)形式為：電流一直偏高，但較為穩(wěn)定。

（6）選粉機(jī)回轉(zhuǎn)部分拉桿松動(dòng)。因?yàn)槔瓧U松動(dòng)是一個(gè)漸進(jìn)過程，因此表現(xiàn)形式為：在幾小時(shí)或幾天內(nèi)電流逐步波動(dòng)升高，同時(shí)振幅也逐步波動(dòng)升高，如圖5所示。

圖5 拉桿松動(dòng)導(dǎo)致電流逐步升高

（7）反擊錐與內(nèi)錐體之間間隙過大，會(huì)導(dǎo)致選粉機(jī)內(nèi)循環(huán)負(fù)荷累積增加。電流表現(xiàn)形式為：當(dāng)內(nèi)循環(huán)負(fù)荷累積到一定程度時(shí)，電流階梯性跳躍，然后平穩(wěn)運(yùn)行，如此循環(huán)直到超額定電流跳停。

5 電流異常的設(shè)計(jì)問題

煤磨類風(fēng)掃式選粉機(jī)是很成熟的設(shè)備，通常設(shè)計(jì)上不會(huì)有問題，但根據(jù)筆者觀察，在細(xì)度要求較高時(shí)，還是會(huì)有考慮不周之處：

（1）增加選粉機(jī)線速度后，電機(jī)功率選擇不當(dāng)。因?yàn)檫x粉機(jī)功率與線速度平方成正比，線速度增加會(huì)導(dǎo)致電機(jī)功率快速增加，在成品細(xì)度要求較高時(shí)，需仔細(xì)進(jìn)行電機(jī)功率計(jì)算和選取，反之易出現(xiàn)功率配置過低，電流升高的情況。

（2）選粉機(jī)正常使用的合理線速度應(yīng)為其設(shè)計(jì)最大線速度的70%～80%，若設(shè)計(jì)者缺乏工藝知識(shí)，使得正常使用的線速度僅為最大設(shè)計(jì)線速度的50%以下，會(huì)導(dǎo)致電機(jī)運(yùn)行功率不高，但電流偏高。其原因?yàn)椋鹤冾l器輸出電壓與頻率成正比，當(dāng)正常使用頻率（選粉機(jī)線速度）很低時(shí)，電壓會(huì)很低，此時(shí)若功率一定，則電流會(huì)很高。表現(xiàn)形式為：選粉機(jī)盡管在很低頻率運(yùn)行，但電流卻很高甚至跳停，不能滿足工藝要求。

圖6 密封環(huán)槽間隙設(shè)計(jì)過小而磨損嚴(yán)重

圖7 錯(cuò)誤的密封設(shè)計(jì)

（3）有些設(shè)計(jì)為避免成品跑粗，將迷宮密封間隙設(shè)計(jì)過小或形式不合理（如圖6所示），過小的間隙很難找正，當(dāng)物料粘度過大時(shí)，容易堵塞、磨損。如圖7所示，為加強(qiáng)密封效果，在轉(zhuǎn)子上多設(shè)計(jì)了一道反置密封環(huán)，很容易導(dǎo)致物料在該密封環(huán)堆積而電流升高，表現(xiàn)形式為：電流很高，直接跳停，即使跳停后也難以人工盤動(dòng)轉(zhuǎn)子。

（4）設(shè)備共振包括設(shè)備與設(shè)備之間的共振及設(shè)備與土建結(jié)構(gòu)之間的共振，需要在土建和設(shè)備設(shè)計(jì)前期即進(jìn)行詳細(xì)計(jì)算，以避免因共振導(dǎo)致電流異常及設(shè)備損壞。表現(xiàn)形式為：在特定旋轉(zhuǎn)頻率下，伴隨電流偏高，設(shè)備會(huì)出現(xiàn)明顯的周期性晃動(dòng)，甚至建筑樓層也隨之晃動(dòng)。

6 結(jié)語

在風(fēng)掃煤磨選粉機(jī)及類似下進(jìn)風(fēng)進(jìn)料選粉機(jī)的使用過程中，經(jīng)常會(huì)遇到因各種原因出現(xiàn)電流異常的現(xiàn)象，要處理好這些問題，需設(shè)計(jì)、安裝、調(diào)試、電氣、生產(chǎn)人員通力合作，分析觀察，辨別出各種電流異常的表現(xiàn)特征并正確處理，以保證設(shè)備正常運(yùn)轉(zhuǎn)和生產(chǎn)的穩(wěn)定運(yùn)行。

[1]王仲春.水泥工業(yè)粉磨工藝技術(shù)[M].北京：中國建材工業(yè)出版社，2000.■