MWLS型水阻柜在礦渣粉生產(chǎn)線中立磨主電機上應(yīng)用

一條礦渣粉生產(chǎn)線中，立磨主電機的為關(guān)鍵驅(qū)動設(shè)備 ，在整個生產(chǎn)過程中發(fā)揮著重要的作用。本案例重點闡述了立磨電機的起動方式及其特性。
1 起動方式的選用
     MWLS型水阻柜原理是利用機械傳動裝置，均勻改變電解液中處于最大位置兩平行極板的距離，從而均勻改變串入主電機轉(zhuǎn)子中的阻值，由于是無級減少，直至為零 ，使電機均勻加速至額定轉(zhuǎn)速，最后短接切除，實現(xiàn)電機的平滑起動。起動時，將高壓繞線式電機轉(zhuǎn)子繞組的星形接點打開，串入星形接法的水電阻，起動完畢后，通過MWLS型水阻柜上轉(zhuǎn)子短接開關(guān)將星形接點短接。在大功率電機中，通過串入電機轉(zhuǎn)子中阻值的均勻減少，起動轉(zhuǎn)矩隨阻值的均勻減少而增大，直至最大轉(zhuǎn)矩，將最大起動電流控制在電機可承受范圍之內(nèi) ．起動時間控制在一定范圍之內(nèi)，起動平滑，起動過程比較理想。由于 MWLS型水阻柜用于繞線電動機，因此常稱為“繞線水阻柜”；應(yīng)用在立磨上起動，簡稱；“立磨水阻柜”。
2  MWLS型水阻柜技術(shù)特點及其控制原理
2.1 技術(shù)特點
2.1.1 起動電流小且恒定，對電網(wǎng)無沖擊；起動電流不大于額定電流的1．3～2．5倍 ，因此可以降低電機重載起動對總降及線路的要求，減少一次性投資：
2.1.2起動平滑，減少對機械設(shè)備的沖擊，可延長機械設(shè)備及電機壽命 30％左右 ；
2.1.3 容量大，起動可連續(xù)(要求水電阻水溫下降至常溫)，次數(shù)多達5～1O次 ：
2.1.4 電壓下降l0～l5％仍可起動 ，只要電網(wǎng)電壓能保證電機正常運行 。就能保證順利起動；
2.1.5 結(jié)構(gòu)簡單，維護方便，可靠性優(yōu)于頻敏、油浸式變阻器。
2．2 主回路圖
 
其 中：R為 串入高壓繞線式電機轉(zhuǎn)子的水電阻 ；M1為改變水電阻器動極板位置的普通電機。
3 水電阻阻值的確定及其調(diào)試
3.1水電阻配制
配制方案 ：根據(jù)電機轉(zhuǎn)子回路內(nèi)電阻配液 ：
3.1.1 配水電阻電解液用水 ：配液用水最好是蒸餾水 ，也可以用軟化水 ，最低限度
是經(jīng)過凈置后去掉沉淀物的生活用水，其量應(yīng)比電阻箱內(nèi)所需要的略多出 10～30％。
3.1.2  加入電解液的溶劑即電解粉 。
3.1.3  MWLS型水阻柜初始起動電阻 R₀的確定(根據(jù)設(shè)備廠家提供參數(shù))
R₀=O.57*U_2e*K_F*K_i ／I_2e*Km≈2.75 Ω  式一
式中 ：U_2e ：電機轉(zhuǎn)子回路的開路電壓(V)
 I_2e：電機轉(zhuǎn)子回路的額定電流(A)
考慮到設(shè)備配套及生產(chǎn)過程的可控性 ，現(xiàn)作起動電阻分析如下：
電機參數(shù)：額定功率 ：2800kW  功率因數(shù)：0.87 
定子額定電壓 ：10000V    定子額定電流：194A   Y型接法
轉(zhuǎn)子額定電壓 ：2683V     轉(zhuǎn)子額定電流 ：637.5A  Y型接法
轉(zhuǎn)速 ： 994r／min
 
 
(R5>R4>R3>R2>R1>R0=0)
由圖可分析得 ：
① Ro為理想空載特性；
② n1不變 ，不同 R時的人為機械都通過固有特性的理想空載點；
③ 轉(zhuǎn)子串電阻人為特性的臨界轉(zhuǎn)差率S'm>Sm，且隨R的增加而增加．但Tm不變：
④ 當(dāng) S'm增加到S'mQ0Q1Q2Q3Q4 )，但 當(dāng) S'm>l時 ，起動轉(zhuǎn)矩 TQ隨 R 的增加而減小 (即 T_Q5Q3Q4 )。
鑒于電機起動盡可能均勻、平滑的原則 ，由上分析可得MWLS型水阻柜起動電阻R的取值范圍為：R> R₄。
通過電機參數(shù)計算：
額定轉(zhuǎn)差率：S_N =(1000-994)／1000=O．6％        式二
轉(zhuǎn)子阻值： r₂=S_N*E_2N／√3* I_2N=0.015 Ω   式三
額定轉(zhuǎn)矩：T_N =9550* P_N／n_n =9550*2800／994≈26901 N．m  式四
轉(zhuǎn)矩倍數(shù) ：λ_m= T_m／ T_N(式五 )，在繞線式電機中 ，λ_m一般取 1．8～2．2。 應(yīng)串電阻阻值計算公式 ：RΩ =(S'm／Sm-1)*r₂     式六                 
電機固有機械特性表達式 (即圖2中 所 對應(yīng) 的曲線)：
              式 七
式 中，Tm 為電機所能提供的最大轉(zhuǎn)矩 ；Sm=2λ_m*S_N為最大轉(zhuǎn)矩時所對應(yīng)的轉(zhuǎn)差率 。
 從工藝及設(shè)計要求，電機起動轉(zhuǎn)矩為額定轉(zhuǎn)矩的 1.1倍 ，λ_m取 2， 起動時 S為 1。將以上已知條件代人式七 ，得：

 
 得 S’m 的值為 3.34或 0.3，考慮電機起動的平穩(wěn)，同時避免最大轉(zhuǎn)矩Tm對 機械設(shè)備的沖擊損傷 ，取 S’m 的值 為 3.34，從而可根據(jù)式
 RΩ =(S'm／Sm-1)*r₂  算 出 RΩ=2.07Ω，即為圖 2中對應(yīng)R5的人為機械特性 。

理論計算與廠家給定的值銜接 ：兩者相差 0.2Ω．根據(jù)圖2及其特性：當(dāng) S’m >l時 ，起動轉(zhuǎn)矩 TQ隨 R 的增加而減小 ，所以取電解液阻值為 2．O7Ω。 3.1.4 水電阻的測量
 根據(jù)以上結(jié)論進行MWLS型水阻柜電阻值大小的調(diào)試 ：
 將水電阻的活動極板移到起動位置后 ，通過自藕變壓器給每相動靜極板間通以 50Hz電，電流從 0開始逐漸增大至5A左右電流 I_(A)， 記下電流表 A的讀數(shù)，并測量兩極之間壓降 V_(V)，測水電阻值為： R0 = V_(V)/I_(A)，直至阻值達到 2.07Ω.
3.2   MWLS型水阻柜動作試驗 ：
3.2.1  用手動盤車方法使動極板處于上 、下限位的中間 ，檢查控制電源三相電正常后 ，合上柜內(nèi)微斷開關(guān) ， 此時若極板上行則正常 ：
3.2.2  用手動作上限位行程開關(guān)應(yīng)停止上行，若極板下行則相序錯誤。此時應(yīng)關(guān)掉電源交換兩相電源線即可；
3.2.3  然后合上電源，將運行柜給MWLS型水阻柜的起動聯(lián)鎖信號用一開關(guān)臨時替換，將開關(guān)閉合，極板向下運行直到下限位置停止且轉(zhuǎn)子短接接觸器KM2吸合。
3.3  通電試車
3.3.1  送起動柜控制電源 ，做起動柜動作試驗 ，拆掉運行柜給MWLS型水阻柜的起動聯(lián)鎖信號的臨時實驗開關(guān)，將端子上聯(lián)鎖線恢復(fù)好 ；
3.3.2  模擬試車 ：
1)主電機運行柜一次回路不送電(柜內(nèi)真空開關(guān)處于試驗位置或其上端隔離開關(guān)處于分斷位置)，只送運行柜和起動柜的控制電源 ;
 2)當(dāng)起動柜 “允許起動 ”指示燈亮后 ，按下運行柜臺閘按鈕 ，此時運行柜開關(guān)合閘 ，起動面板上 “起動 ”指示燈亮 ，同時極板 自上而下運行至下限位置時轉(zhuǎn)子短接接觸器KM2吸合 ，“起 動”燈滅 ，“運行 ”燈亮 ，以上表明起動及運行正常。
 3)按下運行柜分閘按鈕 ，運行柜主開關(guān)分閘 ，轉(zhuǎn)子短接接觸器KM2釋放 ，“運行”燈滅 ．極板自下而上運行，同時“復(fù)位 ”指示燈亮 ，當(dāng)運行到上限位后“復(fù) 位”指示燈滅，“允許起動”燈亮。為下次起動準備；
3.3  起動試車 ：
3.3.1  送上主電機運行柜一次回路電源(10kV)及運行柜 (柜內(nèi)真空開關(guān)處于試驗位置或其上端隔離開關(guān)處于分斷位置 )、起動柜控制電源 ；
3.3.2  按模擬試車的順序起動電機 ，觀察起動電流是否在規(guī)定的1．3～2．5I_N之間。若電流開始過大，說明電阻配小了；若起動電流過小，KM2 接觸器合閘時又沖擊過大，說明電阻過大；以此為依據(jù)，直到電流正常為止。
3.4  達到的效果
       MWLS型水阻柜實現(xiàn)了繞線式異步電動機無級調(diào)速自控運行，避免了繞線 式異步電機因存在滑環(huán)、碳刷，造成運行維護工作量大、故障率高的缺點 ，達到了以下效果 ： 提高了電機的起動性能、可靠性和自適應(yīng)能力。
 3.4.1  MWLS型繞線水阻柜能以額定電流 、額定轉(zhuǎn)矩起動電動機 ．避免了高壓繞線式異步電動機磁控電抗器 、固態(tài)(晶閘管 )軟起動設(shè)備 ，起動轉(zhuǎn)矩與起動電流的平方成正比．當(dāng)電流降低 50％時 ，起動轉(zhuǎn)矩降低75％的影響 。起動電流必須大于電機額定電流3倍 以上 ，才能起動輕載電機這一缺點。
3.4.2  MWLS型水阻柜起動過程是電機根據(jù)本身的轉(zhuǎn)速自動完成，無需人去干涉 。其它起動裝置一般靠時間繼電器 、電流繼電器等間接控制 ；電機起動結(jié)束后 ，還要  靠人去將起動裝置退出運行(特別是高壓電機 )，如退出時機不對 ，會威脅電機、機械、供電和起動設(shè)備的安全運行。

       MWLS型立磨水阻柜將電氣控制、機械和電化學(xué)技術(shù)有機地結(jié)合在一起 ，使交流電動機以較簡單的結(jié)構(gòu) 、較低的成本實現(xiàn)了額定電流、額定轉(zhuǎn)矩起動。MWLS型水阻柜為需要大起動轉(zhuǎn)矩、小起動電流的立磨電機找到了降低電機拖動及控制系統(tǒng)的成本有效方法。