煤磨選粉機電流異常問題的分析與處理

薛瑞斌

煤磨選粉機雖然僅是燒成系統(tǒng)的輔機設(shè)備，但若出現(xiàn)問題將直接導(dǎo)致停窯停產(chǎn)，嚴重影響全廠設(shè)備運行。在調(diào)試過程中，筆者經(jīng)常遇到煤磨選粉機電流異常的問題，現(xiàn)以某現(xiàn)場為例進行分析，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入選粉機分選。盡管煤磨選粉機比輥磨更耗電，但在物料易磨性較差及國外用戶要求維護工作量較少的系統(tǒng)中仍被大量運用。

1.2 設(shè)備概況

圖1 工藝流程圖

圖2 選粉機結(jié)構(gòu)

目前與球磨配套的煤磨選粉機結(jié)構(gòu)基本一致，選粉機結(jié)構(gòu)如圖2所示，主要包括殼體部分、回轉(zhuǎn)部分、傳動部分。出磨物料由氣體攜帶進入選粉機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，由于此擴口處風速較低，粗顆粒向下降落并通過粗料出口離開選粉機，細顆粒由混合氣體繼續(xù)帶到上部，當細顆粒到達位于導(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，細粉穿過籠型轉(zhuǎn)子并離開殼體上部的出風口進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)計產(chǎn)量38t/h（80μm篩篩余3%），煤磨選粉機在首次開機過程中就出現(xiàn)電流升高、跳停的情況，具體表現(xiàn)為：選粉機空載電流較穩(wěn)定，當轉(zhuǎn)子轉(zhuǎn)速20Hz時運轉(zhuǎn)電流在35A左右；當變頻器頻率穩(wěn)定在20Hz時，投料10t/h，變頻器電流即出現(xiàn)大幅波動，甚至超過額定電流118A而發(fā)生跳停，嚴重影響系統(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，進行第一次試運轉(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34.6%，遠超出成品規(guī)定范圍。根據(jù)表2可知，由于電流波動很大，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)上進行第二次試運轉(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，電流嚴重升高，出現(xiàn)跳停，同時變頻器溫度升到35℃。分析認為變頻器存在問題，故將變頻器更換為一臺110kW變頻器（窯頭一次風機備用），之后進行第三次試運轉(zhuǎn)（見表4）。

表1 系統(tǒng)配置

表2 試運行一

表3 試運行二

由表4可知，在使用110kW變頻器后，空載電流相對穩(wěn)定，但當產(chǎn)量加到10t/h、變頻器頻率調(diào)整到30.3Hz時，電流仍有較大波動。空載電流趨于穩(wěn)定的原因可能是變頻器功率加大，對負載承受能力增強所致。但根據(jù)設(shè)計經(jīng)驗，變頻器功率大于電機功率一檔應(yīng)完全符合要求，于是，再次對選粉機內(nèi)部進行檢查，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，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。調(diào)整后再次進行試運轉(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、聯(lián)軸器與電機，發(fā)現(xiàn)減速機有發(fā)熱現(xiàn)象，但FLENDER減速機殼體溫度＜90℃均為正常，而聯(lián)軸器同心度較好，電機無發(fā)熱，但存在電流噪聲。由于現(xiàn)場無備用變頻電機，故用一臺55kW普通電機取代原變頻電機進行試運轉(zhuǎn)（見表6）。

由表6可知，用普通電機取代變頻電機會造成電流很大，直接跳停，因此換回原變頻電機。同時，調(diào)整系統(tǒng)風量，并檢查、調(diào)節(jié)風機風門開度，進行第六次試運轉(zhuǎn)（見表7）。

由表7可知，調(diào)節(jié)系統(tǒng)風機處風門開度對降低電流效果不明顯。試運轉(zhuǎn)過程中對電路實際電流進行測量，發(fā)現(xiàn)其值與變頻器數(shù)顯值相同，不存在顯示誤差。檢查密封處的六個進風管道正壓密封情況，無堵塞現(xiàn)象。觀察發(fā)現(xiàn)，回料翻板閥每分鐘僅運行2～3次，回料明顯偏小，選粉機內(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，發(fā)現(xiàn)袋收塵器有一防爆閥未裝鋁箔，漏風嚴重（漏風尺寸φ350mm左右）。修復(fù)后進行第七次試運轉(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，認為選粉機本身機械結(jié)構(gòu)及系統(tǒng)不存在明顯問題，但是投料運轉(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)進行重新設(shè)置，其中主要將加速時間由20s改為200s，然后加強熱風爐溫度，再次進行試運轉(zhuǎn)（見表9）。

表4 試運轉(zhuǎn)三

表5 試運轉(zhuǎn)四

表6 試運轉(zhuǎn)五

表7 試運轉(zhuǎn)六

表8 試運轉(zhuǎn)七

表9 試運轉(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)運行良好。對成品進行測試，80μm篩篩余約2.6%，可滿足無煙煤細度需求。

此現(xiàn)場煤磨選粉機電流異常原因主要為電氣問題，變頻器的參數(shù)設(shè)置尤其是加速時間與DC提升水平的設(shè)置十分關(guān)鍵，如果設(shè)置與負載特性不匹配，均會造成電機不能正常啟動運轉(zhuǎn)。過短的加速時間、過高的DC提升均會導(dǎo)致電機過載、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)負載情況，對變頻器參數(shù)進行合理設(shè)置，使其達到最佳運行狀態(tài)。加速時間與加速速率、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）變頻器型號選擇錯誤。選粉機與風機不同，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)會很高，帶料后易跳停。

（2）變頻器型號應(yīng)比電機型號大一檔規(guī)格，若變頻器型號過小或與電機相當，電流會大幅波動或直接燒壞變頻器。

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

（4）接地方式等也會對電流造成影響。

（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，造成選粉機電流異常的可能影響因素包括：

（1）當煤粉水分過高時，容易造成選粉機后螺運機或選粉機出料溜子堵料。通常情況下煤粉休止角很小，但當水分＞6%時，會發(fā)生急劇變化，易造成堵料。表現(xiàn)形式為，選粉機電流出現(xiàn)快速上升，如圖4所示，此時應(yīng)緊急停機，防止可能發(fā)生的設(shè)備損壞。

（2）當系統(tǒng)拉風過大時，會導(dǎo)致物料磨內(nèi)粉磨時間過短，循環(huán)負荷變大。表現(xiàn)形式為：選粉機電流出現(xiàn)長時間的逐步波動上漲。

圖4 堵料導(dǎo)致電流異常（紅色曲線為電流）

（3）當選粉機后管路或袋收塵器存在嚴重漏風時，會導(dǎo)致選粉機處風量下降，物料內(nèi)部循環(huán)和料氣比增加。表現(xiàn)形式為：選粉機電流逐步波動上升。

（4）當袋收塵器出現(xiàn)糊料、堆料時，會導(dǎo)致選粉機內(nèi)部料氣比增加。表現(xiàn)形式為：選粉機電流在短時間內(nèi)波動上漲，風機前壓頭逐步升高。

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

4 電流異常的制造、安裝問題

選粉機電流異常，設(shè)備制造、安裝方面可能存在的影響因素包括：

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

（2）選粉機聯(lián)軸器安裝不正。運轉(zhuǎn)時出現(xiàn)異響擺動，嚴重時聯(lián)軸器柱銷頻繁斷裂。表現(xiàn)形式為：電流小幅波動，視不正狀況，出現(xiàn)不同程度電流升高。

（3）選粉機迷宮密封安裝不正。運轉(zhuǎn)時出現(xiàn)周期性刮擦、金屬異響。表現(xiàn)形式為：電流存在小幅波動，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）選粉機回轉(zhuǎn)部分拉桿松動。因為拉桿松動是一個漸進過程，因此表現(xiàn)形式為：在幾小時或幾天內(nèi)電流逐步波動升高，同時振幅也逐步波動升高，如圖5所示。

圖5 拉桿松動導(dǎo)致電流逐步升高

（7）反擊錐與內(nèi)錐體之間間隙過大，會導(dǎo)致選粉機內(nèi)循環(huán)負荷累積增加。電流表現(xiàn)形式為：當內(nèi)循環(huán)負荷累積到一定程度時，電流階梯性跳躍，然后平穩(wěn)運行，如此循環(huán)直到超額定電流跳停。

5 電流異常的設(shè)計問題

煤磨類風掃式選粉機是很成熟的設(shè)備，通常設(shè)計上不會有問題，但根據(jù)筆者觀察，在細度要求較高時，還是會有考慮不周之處：

（1）增加選粉機線速度后，電機功率選擇不當。因為選粉機功率與線速度平方成正比，線速度增加會導(dǎo)致電機功率快速增加，在成品細度要求較高時，需仔細進行電機功率計算和選取，反之易出現(xiàn)功率配置過低，電流升高的情況。

（2）選粉機正常使用的合理線速度應(yīng)為其設(shè)計最大線速度的70%～80%，若設(shè)計者缺乏工藝知識，使得正常使用的線速度僅為最大設(shè)計線速度的50%以下，會導(dǎo)致電機運行功率不高，但電流偏高。其原因為：變頻器輸出電壓與頻率成正比，當正常使用頻率（選粉機線速度）很低時，電壓會很低，此時若功率一定，則電流會很高。表現(xiàn)形式為：選粉機盡管在很低頻率運行，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)計過小而磨損嚴重

圖7 錯誤的密封設(shè)計

（3）有些設(shè)計為避免成品跑粗，將迷宮密封間隙設(shè)計過小或形式不合理（如圖6所示），過小的間隙很難找正，當物料粘度過大時，容易堵塞、磨損。如圖7所示，為加強密封效果，在轉(zhuǎn)子上多設(shè)計了一道反置密封環(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)計前期即進行詳細計算，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)備會出現(xiàn)明顯的周期性晃動，甚至建筑樓層也隨之晃動。

6 結(jié)語

在風掃煤磨選粉機及類似下進風進料選粉機的使用過程中，經(jīng)常會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、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)備正常運轉(zhuǎn)和生產(chǎn)的穩(wěn)定運行。

[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.■