回轉窯直流電機調速裝置選型

軒新軍

1 電機使用情況

ZSN4系列直流電動機是按水泥回轉窯負載的工況特點開發的專用系列產品，能承受脈動電流與較高電流變化率的工況，起動轉矩可達2.5倍額定轉矩的要求。由于其起動力矩大，調速性能優良，一次投資費用較少，在國內水泥廠得到廣泛的使用。

回轉窯電動機的功率和電樞電壓也隨生產線生產規模的不同而變化。國內5000t/d以下生產線，電動機功率較小，電樞電壓多為440V，5000t/d及以上生產線，由于電機功率較大，電樞電壓多為660V。針對兩種不同的電樞電壓等級，在選擇啟動裝置時，要區別對待。

2 直流調速裝置的電壓等級

直流全數字調速裝置針對不同的系統進線電壓，其直流輸出電壓也不同。現以ABB公司的DCS800系列直流全數字調速裝置為例對選型進行介紹。其輸入輸出電壓如表1所示。回轉窯主電機電樞電壓為440V和660V，則相應的系統進線電壓為380V和575V。380V電壓工廠的配電系統可以直接提供，575V電壓則需要設置專用變壓器。變壓器容量和全數字調速裝置額定電流的選擇，是選擇的要點。

3 440V電壓等級選型計算

新疆喀什某廠2500t/d生產線，回轉窯規格為：? 4m×60m，主電機型號：ZSN4-355-12，功率：355kW，電樞電壓：440V，電樞電流：874A。由于電樞電壓為440V，系統進線電壓380V工廠供電系統可以滿足，不需要設置專用變壓器。只要求調速裝置的輸出電流能夠滿足回轉窯啟動力矩的要求，即能夠滿足回轉窯2.5倍啟動力矩的要求，則要求調速裝置的輸出電流能夠達到2.5倍的電樞電流。

式中：

IQ——直流調速裝置的瞬間輸出電流，A

IN——直流電機的額定電樞電流，A

直流調速裝置的選擇以其額定電流為主要參數，廠家生產的直流調速裝置的額定電流一般是指裝置輸出的平均電流。直流調速裝置的整流元件基本采用可控硅元件，可控硅由于自身的過流能力較差，在選型時應考慮足夠的余量。國外品牌的元器件的過流能力一般為1.5倍，但過流能力與時間有關，選型時應注意。ABB公司的直流調速器的最大過載能力是1.5倍，時間為1min。

選取直流調速裝置，其額定電流應為：

Id≥(2.5～3)IN/k

式中：

Id——直流調速裝置的額定電流，A

IN——直流電動機的額定電樞電流，A

k——滿足合適起動時間的直流調速器的允許過載倍數。

本工程選型為ABB公司的DCS800-S01-1500-04，額定電流為1500A，則其瞬間輸出電流為2250A，能夠滿足IQ和Id的電流值要求。該生產線已投產兩年，調速裝置的選型完全滿足生產線的運行要求。

表1 直流調速裝置的電壓等級

4 660V電壓等級選型計算

新疆托克遜某廠5000t/d生產線，回轉窯規格：? 4.8m×74m，主電機型號：ZSN4-450-092，功率：710kW，電樞電壓：660V，電樞電流1208A。由于此電樞電壓為660V，工廠380V的低壓系統無法直接供電，需要專門配置降壓變壓器。

直流調速裝置的啟動電流按照式（1）進行計算：

IQ=2.5IN=2.5×1208=3020A

直流調速裝置交流側的輸入電流為（理想狀態下）：

Ij為專用變壓器二次側給直流調速裝置的輸入電流。

干式變壓器的過載能力與環境溫度、過載前的負載情況（起始負載）、變壓器的絕緣散熱情況和發熱時間常數等有關，可以采取增加通風等措施提高過載能力。直流電動機的啟動時間一般不大于1min，變壓器1min的過載能力按照2倍計算，則變壓器的二次額定輸出電流為：

變壓器二次側額定電壓按照直流調速裝置輸入電壓的要求（表1），取575V，則變壓器的視在功率為：

考慮相應的功率因數，因變壓器的損耗相對較小，功率因數相對可以取值較大，現取0.95，則變壓器容量為：

當生產線正常運行時，直流調速裝置交流側的輸入電流為：

此時變壓器的負載率為71%，符合變壓器負載率要求。

通過以上計算，充分考慮變壓器短時間的過負載能力，本工程選擇的變壓器型號為：SC(B)11-1250kVA，10/0.575kV。

直流調速裝置的額定電流按照式（2）進行計算：

本工程選型為ABB公司的DCS800-S01-2050-06，額定電流為2050A，則其瞬間輸出電流為3075A，能夠滿足IQ和Id的電流值要求。該生產線已投產一年，變壓器和調速裝置的選型完全滿足生產線的運行要求。

5 結語

回轉窯電動機調速裝置應合理選擇，變壓器和直流調速裝置的額定容量要計算好，避免選型過大或過小。實際選型中應充分考慮回轉窯的起動特性，調速器的容量與電動機、變壓器的過載能力應相一致，從而最大限度地發揮設備的能力。

參考資料：

[1]王帆.5000t/d生產線回轉窯傳動系統的配置及選型[J].水泥,2010（3）：47-48.■