徐明華 林 峰 徐燕兵

作者通聯(lián)：新余鋼鐵集團(tuán)公司機(jī)動(dòng)能源處 江西新余市 338001

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同步電機(jī)可控硅勵(lì)磁系統(tǒng)的發(fā)展主要經(jīng)歷了三代：以插件控制為核心，如KGLF系列勵(lì)磁裝置；以集成單元控制為核心，如KCL系列勵(lì)磁裝置；以PLC或單片機(jī)等微電腦控制為核心，如TMDS系列勵(lì)磁裝置。

一、存在的問(wèn)題

新鋼良山礦業(yè)公司的空壓機(jī)、球磨機(jī)等配套同步電機(jī)的勵(lì)磁系統(tǒng)采用KGLF11恒流型勵(lì)磁裝置，使用中存在以下問(wèn)題。

（1）控制系統(tǒng)全部為插件（其中6塊觸發(fā)環(huán)節(jié)，給定、投勵(lì)、保護(hù)、滅磁、投全壓、逆變、附加環(huán)節(jié)各1塊），易發(fā)熱，導(dǎo)致勵(lì)磁控制穩(wěn)定性差。

（2）更換插件和勵(lì)磁裝置投用前，必須進(jìn)行滅磁調(diào)試、輸出波形調(diào)試、強(qiáng)勵(lì)時(shí)間整定等一系列操作，需要借助試驗(yàn)設(shè)備，較為繁瑣。調(diào)試結(jié)束后還需固定所有調(diào)節(jié)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(fēng)機(jī)抽風(fēng)散熱，風(fēng)機(jī)必須始終運(yùn)行，耗電量大。滅磁環(huán)節(jié)在正常運(yùn)行中有誤導(dǎo)通情況（勵(lì)磁柜滅磁電阻經(jīng)常發(fā)熱），可導(dǎo)致勵(lì)磁電流不穩(wěn)定而影響生產(chǎn)，為此經(jīng)常放置1臺(tái)軸流風(fēng)機(jī)對(duì)柜體進(jìn)行額外冷卻，并且定期清掃或更換插件板，工人維護(hù)量大，長(zhǎng)時(shí)間影響生產(chǎn)。

為此，公司決定改造4臺(tái)球磨機(jī)的同步電機(jī)勵(lì)磁系統(tǒng)，各電機(jī)參數(shù)見(jiàn)表1。

表1

二、球磨機(jī)勵(lì)磁系統(tǒng)改造

1.改造方案

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

圖1 TMDS 11系列勵(lì)磁裝置原理

主電路和移相觸發(fā)電路采用集成移相調(diào)控晶閘管智能模塊，三相交流輸入無(wú)相序，完全實(shí)現(xiàn)免外接設(shè)備調(diào)試、免維修。根據(jù)轉(zhuǎn)子回路內(nèi)測(cè)取的轉(zhuǎn)子電壓波形，通過(guò)變換整形為方波，經(jīng)光耦隔離，輸入電腦系統(tǒng)，由電腦控制實(shí)現(xiàn)最佳投勵(lì)角的選擇。TMDS 11-Ⅱ型采用Microchip公司全數(shù)字化PIC微控制器，TMDS 11-Ⅲ型采用三菱公司FX系列PLC。人機(jī)界面友好，可通過(guò)顯示屏在線設(shè)定或修改勵(lì)磁參數(shù)以及各種保護(hù)整定值，在運(yùn)行中可人工調(diào)節(jié)勵(lì)磁電流和功率因數(shù)。采用真空管散熱器，散熱效果好。

2.電氣接線（圖 2）

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

3.主要參數(shù)設(shè)定（表 2）

（1）勵(lì)磁電流設(shè)定為恒流運(yùn)行，投勵(lì)時(shí)間設(shè)定為4s。

（2）過(guò)勵(lì)值、欠勵(lì)值根據(jù)用戶需要在現(xiàn)場(chǎng)設(shè)定。欠勵(lì)、過(guò)勵(lì)故障發(fā)生5s后未恢復(fù)正常（可通過(guò)人為調(diào)節(jié)勵(lì)磁電流試驗(yàn)驗(yàn)證），保護(hù)動(dòng)作于主電機(jī)跳閘回路，顯示屏顯示“欠勵(lì)”或“過(guò)勵(lì)”故障信號(hào)。

4.系統(tǒng)調(diào)試

（1）滅勵(lì)整定。勵(lì)磁電流調(diào)至正常使用值的1.4倍時(shí)，反時(shí)針調(diào)節(jié)勵(lì)磁調(diào)節(jié)旋鈕開(kāi)關(guān)TRO使勵(lì)磁電壓表剛好有下降趨勢(shì)，然后往順時(shí)針?lè)较蛘{(diào)節(jié)約40°即可（如反時(shí)針調(diào)完TRO勵(lì)磁電壓表未有下降趨勢(shì)，則順時(shí)針?lè)较蛘{(diào)節(jié)約20°即可）。將勵(lì)磁電流調(diào)至正常使用值后，按“檢測(cè)”鍵，勵(lì)磁電壓表讀數(shù)為零，電流有所下降，放開(kāi)“檢測(cè)”鍵，勵(lì)磁電壓、電流表恢復(fù)原來(lái)指示即可，表明滅磁可控硅工作正常。

圖2 球磨機(jī)勵(lì)磁系統(tǒng)電氣接線圖

表2

（2）運(yùn)行前調(diào)試。由于球磨電機(jī)2臺(tái)功率為400kW、2臺(tái)功率為600kW，均設(shè)計(jì)為直接啟動(dòng)電機(jī)，故可將投全壓時(shí)間設(shè)定為0s。將勵(lì)磁柜面板上轉(zhuǎn)換開(kāi)關(guān)XK旋至“調(diào)試”位置（圖2中XK觸點(diǎn)3、4接通），做一次投勵(lì)試驗(yàn)（電機(jī)不用送電，轉(zhuǎn)子接入勵(lì)磁回路），4s后自動(dòng)投勵(lì)，電流電壓表有正常指示。

（3）上述調(diào)試均正常后，再做一次運(yùn)行調(diào)試。將轉(zhuǎn)換開(kāi)關(guān)XK旋至“允許”位置（圖2中XK觸點(diǎn)1、2接通，觸點(diǎn)7、8接通），然后啟動(dòng)電機(jī)，一般情況下約3s后電機(jī)轉(zhuǎn)速達(dá)到同步轉(zhuǎn)速的95%（亞同步速）時(shí)會(huì)投勵(lì)，若4s前未投勵(lì)，計(jì)時(shí)至4s自動(dòng)投勵(lì)。電流穩(wěn)定在整定值，表明勵(lì)磁裝置正常，可投入使用。

球磨機(jī)同步電機(jī)勵(lì)磁系統(tǒng)改造后，自動(dòng)化程度顯著提高，設(shè)備故障率和維護(hù)量明顯降低，勵(lì)磁消耗電能總體下降20%～30%，設(shè)備安全經(jīng)濟(jì)運(yùn)行，確保生產(chǎn)順利進(jìn)行。