球磨机同步电机励磁系统改造

徐明华 林 峰 徐燕兵

作者通联：新余钢铁集团公司机动能源处 江西新余市 338001

E-mail：xmh1104@sina.com

同步电机可控硅励磁系统的发展主要经历了三代：以插件控制为核心，如KGLF系列励磁装置；以集成单元控制为核心，如KCL系列励磁装置；以PLC或单片机等微电脑控制为核心，如TMDS系列励磁装置。

一、存在的问题

新钢良山矿业公司的空压机、球磨机等配套同步电机的励磁系统采用KGLF11恒流型励磁装置，使用中存在以下问题。

（1）控制系统全部为插件（其中6块触发环节，给定、投励、保护、灭磁、投全压、逆变、附加环节各1块），易发热，导致励磁控制稳定性差。

（2）更换插件和励磁装置投用前，必须进行灭磁调试、输出波形调试、强励时间整定等一系列操作，需要借助试验设备，较为繁琐。调试结束后还需固定所有调节电位器，等待工作位置试车。

（3）可控硅散热为普通散热片配合风机抽风散热，风机必须始终运行，耗电量大。灭磁环节在正常运行中有误导通情况（励磁柜灭磁电阻经常发热），可导致励磁电流不稳定而影响生产，为此经常放置1台轴流风机对柜体进行额外冷却，并且定期清扫或更换插件板，工人维护量大，长时间影响生产。

为此，公司决定改造4台球磨机的同步电机励磁系统，各电机参数见表1。

表1

二、球磨机励磁系统改造

1.改造方案

由于KGLF系列的控制系统已基本淘汰，生产厂家大多不再生产，经技术论证，确定使用重庆中鼎公司的TMDS 11恒流励磁装置（图1）取代KGLF11-300/110型励磁柜。1#、2#电机使用TMDS 11-Ⅲ型，3#、4#电机使用 TMDS 11-Ⅱ型，考虑价格因素，使用和原励磁柜配套的整流变压器。

图1 TMDS 11系列励磁装置原理

主电路和移相触发电路采用集成移相调控晶闸管智能模块，三相交流输入无相序，完全实现免外接设备调试、免维修。根据转子回路内测取的转子电压波形，通过变换整形为方波，经光耦隔离，输入电脑系统，由电脑控制实现最佳投励角的选择。TMDS 11-Ⅱ型采用Microchip公司全数字化PIC微控制器，TMDS 11-Ⅲ型采用三菱公司FX系列PLC。人机界面友好，可通过显示屏在线设定或修改励磁参数以及各种保护整定值，在运行中可人工调节励磁电流和功率因数。采用真空管散热器，散热效果好。

2.电气接线（图 2）

拆除原励磁柜，找出球磨电机控制回路连接的控制接线端子（5副接点，10根控制联系小线）。励磁故障输出接点（141，142）接入电机跳闸回路；断路器无源常开接点接入励磁装置，向励磁控制回路提供合闸信号（103，105）；励磁系统允许工作接点（137，138）接入断路器合闸回路；励磁柜电流表和功率因数表电流接点由A相电流互感器提供一副接点接至“A413，A416”；励磁柜功率因数表电压接点由电压互感器提供B、C两相线电压的一副接点接至“B601，C601”。

3.主要参数设定（表 2）

（1）励磁电流设定为恒流运行，投励时间设定为4s。

（2）过励值、欠励值根据用户需要在现场设定。欠励、过励故障发生5s后未恢复正常（可通过人为调节励磁电流试验验证），保护动作于主电机跳闸回路，显示屏显示“欠励”或“过励”故障信号。

4.系统调试

（1）灭励整定。励磁电流调至正常使用值的1.4倍时，反时针调节励磁调节旋钮开关TRO使励磁电压表刚好有下降趋势，然后往顺时针方向调节约40°即可（如反时针调完TRO励磁电压表未有下降趋势，则顺时针方向调节约20°即可）。将励磁电流调至正常使用值后，按“检测”键，励磁电压表读数为零，电流有所下降，放开“检测”键，励磁电压、电流表恢复原来指示即可，表明灭磁可控硅工作正常。

图2 球磨机励磁系统电气接线图

表2

（2）运行前调试。由于球磨电机2台功率为400kW、2台功率为600kW，均设计为直接启动电机，故可将投全压时间设定为0s。将励磁柜面板上转换开关XK旋至“调试”位置（图2中XK触点3、4接通），做一次投励试验（电机不用送电，转子接入励磁回路），4s后自动投励，电流电压表有正常指示。

（3）上述调试均正常后，再做一次运行调试。将转换开关XK旋至“允许”位置（图2中XK触点1、2接通，触点7、8接通），然后启动电机，一般情况下约3s后电机转速达到同步转速的95%（亚同步速）时会投励，若4s前未投励，计时至4s自动投励。电流稳定在整定值，表明励磁装置正常，可投入使用。

球磨机同步电机励磁系统改造后，自动化程度显著提高，设备故障率和维护量明显降低，励磁消耗电能总体下降20%～30%，设备安全经济运行，确保生产顺利进行。