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磨機(jī)主電機(jī)與進(jìn)相機(jī)電氣聯(lián)鎖保護(hù)的研究及應(yīng)用

 

     為了提高磨機(jī)主電機(jī)與進(jìn)相機(jī)無功補(bǔ)償串級(jí)運(yùn)行的安全可靠性，研究設(shè)計(jì)了簡(jiǎn)單實(shí)用的FZ-DLB型進(jìn)相機(jī)電氣聯(lián)鎖保護(hù)器。加之輔助的電器元件，組成進(jìn)相機(jī)電氣聯(lián)鎖保護(hù)裝置，以避免主電機(jī)和進(jìn)相機(jī)在起動(dòng)、運(yùn)行過程中異常事故的發(fā)生。

 

   立窯水泥廠球磨機(jī)配套主電機(jī)多選用繞線式異步電動(dòng)機(jī)，并采用在主電機(jī)轉(zhuǎn)子回路串接自激式進(jìn)相機(jī)(以下簡(jiǎn)稱進(jìn)相機(jī))進(jìn)行無功補(bǔ)償?shù)拇?jí)運(yùn)行方式。 
　　
    該串級(jí)運(yùn)行方式，對(duì)于磨機(jī)的運(yùn)行來說，具有既節(jié)電又增產(chǎn)的效果。較之用并聯(lián)電容器、異步電動(dòng)機(jī)同步化運(yùn)行等無功補(bǔ)償方法，則有其不可比擬的的獨(dú)特優(yōu)越性，在水泥行業(yè)的兩磨(生料磨、水泥磨)上被普遍推廣應(yīng)用。 
　　
    浮來山水泥廠自1992年技改擴(kuò)建以來，先后在4臺(tái)磨機(jī)上配套應(yīng)用南京進(jìn)相機(jī)廠生產(chǎn)的FZ-3、FZ-4型進(jìn)相機(jī)各2臺(tái)，取得了一定的經(jīng)濟(jì)效益。但在實(shí)際應(yīng)用中，我們發(fā)現(xiàn)生產(chǎn)廠家原來提供的進(jìn)相機(jī)控制柜保護(hù)電路不完善，缺乏必不可少的電氣聯(lián)鎖保護(hù)裝置。為此，我們研究設(shè)計(jì)了簡(jiǎn)單實(shí)用且造價(jià)低廉的FZ-DLB型進(jìn)相機(jī)電氣聯(lián)鎖保護(hù)器，加之輔助的兩只中間繼電器和一只小型閘刀開關(guān)，構(gòu)成電氣聯(lián)鎖保護(hù)裝置。經(jīng)過幾年來運(yùn)行實(shí)踐證明，該保護(hù)裝置動(dòng)作靈敏、安全可靠、經(jīng)久耐用，達(dá)到了預(yù)期的設(shè)計(jì)要求。 

1　進(jìn)相機(jī)電氣聯(lián)鎖保護(hù)的必要性 

　　目前進(jìn)相機(jī)配套的控制柜中沒有裝設(shè)電氣聯(lián)鎖保護(hù)裝置。只是在其使用說明書中，簡(jiǎn)要介紹:“首先把雙投刀開關(guān)S投向變阻器L，然后起動(dòng)主電機(jī)M1和驅(qū)動(dòng)電機(jī)M2，待主電機(jī)運(yùn)行正常后，再把雙投刀開關(guān)S投向進(jìn)相機(jī)FZ。” 
　　
    然而，在工廠的日常操作中，由于電工的一時(shí)疏忽，在雙投刀開關(guān)未投向變阻器L一邊，而帶上進(jìn)相機(jī)FZ進(jìn)行起動(dòng)，這將造成誤操作事故———不但主電機(jī)不能起動(dòng)，而且起動(dòng)轉(zhuǎn)子電流將把進(jìn)相機(jī)燒壞；再者，在驅(qū)動(dòng)電機(jī)帶進(jìn)相機(jī)與主電機(jī)串級(jí)運(yùn)行過程中，由于驅(qū)動(dòng)電機(jī)電源保險(xiǎn)熔斷等原因，致使驅(qū)動(dòng)電機(jī)和進(jìn)相機(jī)斷電停機(jī)，這又將造成嚴(yán)重的設(shè)備運(yùn)行異常事故———主電機(jī)帶著靜止的進(jìn)相機(jī)運(yùn)行。這時(shí)的進(jìn)相機(jī)已失去無功補(bǔ)償?shù)淖饔?，主電機(jī)定子電流急速升高，靜止的進(jìn)相機(jī)成了有害無利的電抗器。主電機(jī)強(qiáng)大的轉(zhuǎn)子電流將把進(jìn)相機(jī)燒壞，并進(jìn)而危及到主電機(jī)自身。據(jù)有關(guān)資料和廠家介紹，上述兩種設(shè)備異常燒損事故，在水泥行業(yè)已多次發(fā)生。 
　　
    因此，進(jìn)相機(jī)與主電機(jī)的串級(jí)運(yùn)行必須可靠聯(lián)鎖，該電氣聯(lián)鎖保護(hù)的功能有二，1)在主電機(jī)起動(dòng)時(shí)，只允許帶變阻器起動(dòng)。如果不慎帶進(jìn)相機(jī)起動(dòng)，必須做到拒絕起動(dòng)；2)在主電機(jī)正常運(yùn)行時(shí)，必須帶旋轉(zhuǎn)的進(jìn)相機(jī)運(yùn)行。一旦進(jìn)相機(jī)因故停轉(zhuǎn)，主電機(jī)必須同時(shí)停止運(yùn)行。 

2　FZ-DLB型電氣聯(lián)鎖保護(hù)器工作原理 

　　FZ-DLB型電氣聯(lián)鎖保護(hù)器，外形結(jié)構(gòu)見圖1，電氣原理如圖2。 
　　 



　　圖2　電氣聯(lián)鎖保護(hù)器電氣原理圖 

　　FZ-DLB型電氣聯(lián)鎖保護(hù)器由整流電源 target=_blank>穩(wěn)壓電源和電氣聯(lián)鎖及接點(diǎn)輸出回路兩部分組成。一次側(cè)設(shè)置FU快速熔斷器，起到短路保護(hù)作用。 
　　圖2中二極管V6為電源指示，二極管V7為聯(lián)鎖指示。當(dāng)聯(lián)鎖端3、4接通或斷開時(shí)，由繼電器J的常開接點(diǎn)J-1和常閉接點(diǎn)J-2組成的接點(diǎn)輸出回路，配合雙投刀開關(guān)QS的短接或斷開來完成電氣聯(lián)鎖控制保護(hù)功能。 

3　電氣聯(lián)鎖保護(hù)裝置實(shí)用線路介紹 

　　圖3是該廠Φ1.83m×6.4m磨機(jī)主電機(jī)(JR138-8，380V，245kW)與FZ-3型進(jìn)相機(jī)電氣聯(lián)鎖保護(hù)系統(tǒng)實(shí)用電路圖。 
　　 

　　圖3　主電機(jī)與進(jìn)相機(jī)電氣聯(lián)鎖保護(hù)系統(tǒng)原理 

3.1　電氣聯(lián)鎖保護(hù)裝置安裝接線 
　　

1)電氣聯(lián)鎖保護(hù)器KL安裝于主電機(jī)起動(dòng)控制柜，用2×1.5mm2銅芯塑料線將220V交流電源接在KL的①②工作電源端。 
　　

2)從進(jìn)相機(jī)控制柜雙投刀開關(guān)QS起動(dòng)位置任一邊相的動(dòng)、靜觸頭端，用2×1.5mm2橡套軟線接在KL的③④電氣聯(lián)鎖回路輸出端。 
　

3)KL的⑤⑥常開接點(diǎn)輸出端與主電機(jī)起動(dòng)控制按鈕SB2串聯(lián)后，再與主電機(jī)交流接觸器1KM的輔助接點(diǎn)1KM3的一端并聯(lián)。 
　　

4)KL的⑧⑨常閉接點(diǎn)一端與中間繼電器2KA線圈串聯(lián)，另一端與1KM的輔助接點(diǎn)1KM3串聯(lián)。 
　　

5)在進(jìn)相機(jī)控制柜加裝一只中間繼電器4KA和原有的交流接觸器3KM線圈并聯(lián)，以達(dá)到同步起動(dòng)運(yùn)行或停止。 
　　

    在進(jìn)相機(jī)控制柜加裝一只單相閘刀開關(guān)1QK，與中間繼電器4KA的接點(diǎn)4KA1、4KA2串聯(lián)后，并聯(lián)于接觸器3KM主接點(diǎn)的電源側(cè)；4KA接點(diǎn)的另一端必須同相并接于3KM主接點(diǎn)的負(fù)荷側(cè)。 
　　

    在主電機(jī)起動(dòng)控制柜加裝一只中間繼電器2KA，其線圈與KL的⑧⑨常閉接點(diǎn)串聯(lián)后，其常閉接點(diǎn)2KA2 與主電機(jī)的短接接觸器2KM線圈串聯(lián)，2KA1與時(shí)間繼電器KT線圈串聯(lián)。 

3.2　起動(dòng)過程的電氣聯(lián)鎖保護(hù) 
　　

    主電機(jī)起動(dòng)時(shí)，如果電氣操作工沒有把雙投刀開關(guān)QS投向起動(dòng)位置，仍在運(yùn)行位置，即主電機(jī)轉(zhuǎn)子回路串接著進(jìn)相機(jī)。此時(shí)，因電氣聯(lián)鎖保護(hù)器KL的聯(lián)鎖回路輸出端③④未被QS的動(dòng)、靜觸頭短接，KL的常開接點(diǎn)輸出端⑤⑥不能閉合，致使主電機(jī)起動(dòng)按鈕回路不導(dǎo)通，因此主電機(jī)拒絕起動(dòng)，達(dá)到了主電機(jī)帶進(jìn)相機(jī)無法起動(dòng)的保護(hù)目的。 

3.3　運(yùn)行過程的電氣聯(lián)鎖保護(hù) 
　　

    在主電機(jī)和進(jìn)相機(jī)串級(jí)運(yùn)行過程中，當(dāng)發(fā)生驅(qū)動(dòng)電機(jī)M2電源保險(xiǎn)熔斷，或熱繼電器過載跳閘等故障，使得接觸器3KM和中間繼電器4KA同時(shí)失壓，3KM主接點(diǎn)斷開，其負(fù)荷側(cè)控制的4KA1、4K2亦斷開，主電機(jī)起動(dòng)控制柜的控制電源失壓，致使進(jìn)相機(jī)FZ和主電機(jī)M1同時(shí)失壓而停止運(yùn)行。達(dá)到了主電機(jī)不允許帶靜止的進(jìn)相機(jī)運(yùn)行的保護(hù)目的。 

3.4　短接接觸器自動(dòng)斷電的電氣聯(lián)鎖保護(hù) 
　　

    在主電機(jī)起動(dòng)過程結(jié)束后，立即將雙投刀開關(guān)QS投向運(yùn)行位置，使主電機(jī)M1和進(jìn)相機(jī)FZ構(gòu)成無功補(bǔ)償?shù)拇?jí)運(yùn)行方式。這時(shí)，由于KL聯(lián)鎖回路輸出端③④斷開，共輸出接點(diǎn)⑤⑥斷開，⑧⑨閉合，中間繼電器2KA得電吸合，其常閉接點(diǎn)2KA1、2KA2斷開，致使時(shí)間繼電器KT、中間繼電器3KA、短接接觸器2KM均自動(dòng)斷電，而退出運(yùn)行。從而達(dá)到了在進(jìn)相機(jī)運(yùn)行時(shí)，短接接觸器自動(dòng)退出運(yùn)行的電氣聯(lián)鎖保護(hù)的目的。 
3.5　進(jìn)相機(jī)退出運(yùn)行進(jìn)行維修的切換過程 
　　

    進(jìn)相機(jī)運(yùn)行過程中，如果遇到電刷火花過大、軸承端過熱、平衡失調(diào)振動(dòng)過大等異常情況，需要將進(jìn)相機(jī)退出運(yùn)行維修時(shí)，其切換過程為:先將雙投刀開關(guān)QS由運(yùn)行位置投向起動(dòng)位置，KL聯(lián)鎖回路③④被短接，輸出接點(diǎn)⑤⑥閉合，⑧⑨斷開。時(shí)間繼電器KT得電吸合延時(shí)15s后，接觸器2KM得電吸合并自鎖，將頻敏變阻器RF短接，主電機(jī)進(jìn)入切除進(jìn)相機(jī)無功補(bǔ)償而單機(jī)運(yùn)轉(zhuǎn)的運(yùn)行方式。此時(shí)將切換開關(guān)1QK閉合，主電機(jī)起動(dòng)控制電源被切換到3KM主接點(diǎn)的電源側(cè)。即主電機(jī)與進(jìn)相機(jī)同步停機(jī)的電氣聯(lián)鎖暫時(shí)解除，待進(jìn)相機(jī)修復(fù)投運(yùn)時(shí)再切換恢復(fù)。按動(dòng)SB3停止按鈕，使進(jìn)相機(jī)斷電退出運(yùn)行。從而達(dá)到在進(jìn)相機(jī)退出運(yùn)行時(shí)，不影響主電機(jī)的正常運(yùn)行。 

4　幾項(xiàng)補(bǔ)充說明 

1)在主電機(jī)及進(jìn)相機(jī)起動(dòng)控制柜新增設(shè)的2KA、4KA，均為常用的JZ7-44型中間繼電器。單相小型閘刀開關(guān)1QK，額定電壓380V、額定電流5～10A，也可改用小型二極自動(dòng)空氣開關(guān)。 
　　

2)圖3中的KB是南京金大為實(shí)業(yè)有限公司生產(chǎn)的JDB系列電子式多功能電動(dòng)機(jī)保護(hù)器，具有過載、斷相、起動(dòng)自閉鎖等保護(hù)功能，是替代熱繼電器的電子型電機(jī)保護(hù)新產(chǎn)品。 
　　

3)電氣聯(lián)鎖保護(hù)器KL的聯(lián)鎖回路輸出端③④工作電壓為直流12V，低于與其短接的雙投刀開關(guān)QS單極工作電壓(直流15V)，而且中間又經(jīng)過變壓器電源降壓隔離，符合國家安全電壓系列標(biāo)準(zhǔn)，對(duì)于設(shè)備運(yùn)行及人員操作都是符合安全要求的。 

5　結(jié)束語 

　　綜上所述，在主電機(jī)與進(jìn)相機(jī)無功補(bǔ)償?shù)拇?jí)運(yùn)行過程中，研究設(shè)計(jì)電氣聯(lián)鎖保護(hù)裝置是非常必要的，也是簡(jiǎn)便可行的。該保護(hù)裝置器件總造價(jià)在200元左右，花錢不多，卻又解決了運(yùn)行設(shè)備的事故隱患，達(dá)到了對(duì)現(xiàn)場(chǎng)運(yùn)行設(shè)備經(jīng)濟(jì)合理的技術(shù)改造目的。