同步電機失步淺析.pdf

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萊鋼科技 2011年4月 同步電機失步淺析 朱小平 李 前 邱慶利 李曙光 趙麗華 型鋼煉鐵廠 摘要 通過對400 Ill 燒結(jié)機I 主抽風(fēng)機同步電機勵磁失步跳閘現(xiàn)象分析 總結(jié)出引起同步 電機失步的三類原因 并進行相應(yīng)處理 基本消除l 主抽風(fēng)機電機勵磁失步跳閘故障 關(guān)鍵詞 同步電機勵磁失步主抽風(fēng)機 0前言 隨著工業(yè)的迅速發(fā)展 大功率拖動設(shè)備在各行 各業(yè)廣泛應(yīng)用 相比異步電機 同步電機自身具有 功率因數(shù)較高的特性 為此 同步電機現(xiàn)也被多數(shù)大 功率設(shè)備制造廠家所青睞 某種原因 負(fù)載轉(zhuǎn)矩Tl突然變大了 為 n 這時轉(zhuǎn) 子要減速使Q角增大 例如變?yōu)镼2 在Q2時對應(yīng) 的電磁轉(zhuǎn)矩為T 如果T TI 電機就能同步運 行 不過這時運行在Q2角度上 如果負(fù)載轉(zhuǎn)矩又 恢復(fù)為rI 1 電動機的Q角恢復(fù)為Ql T TI 所以電 動機能夠穩(wěn)定運行 1 現(xiàn)狀 T 型鋼煉鐵廠3 400 HI 燒結(jié)機配套兩臺主抽風(fēng) 機同步電機均為8 700 kW 自2009年l2月底投產(chǎn) 以來 l 主抽風(fēng)機多次出現(xiàn)失步跳閘事故 嚴(yán)重影響 了燒結(jié)系統(tǒng)的正常生產(chǎn) 0 2 同步電機穩(wěn)定運行要求 同步電動機的定子三相對稱繞組接到三相對稱 電源上時 就會產(chǎn)生三相合成旋轉(zhuǎn)磁通勢 簡稱電樞 磁通勢 用空間向量Fa表示 設(shè)電樞磁通勢Fa的 轉(zhuǎn)向為逆時針方向 轉(zhuǎn)速為同步轉(zhuǎn)速 假定同步電 動機的轉(zhuǎn)子也是逆時針方向以同步轉(zhuǎn)速旋轉(zhuǎn)著 并 在轉(zhuǎn)子上的勵磁繞組里通人直流勵磁電流If 由勵 磁電流If產(chǎn)生的磁通勢 稱勵磁磁通勢 用空間向 量f1D表示 由于勵磁電流If是直流 勵磁磁通勢 FD相對于定子也以同步轉(zhuǎn)速逆時針方向旋轉(zhuǎn) 可 見 作用在同步電動機的主磁路上一共有兩個磁通 勢 一為電樞磁通勢Fa 一為勵磁磁通勢FD 二者都 以同步轉(zhuǎn)速逆時針方向旋轉(zhuǎn) 即所謂同步旋轉(zhuǎn) 當(dāng)同步電動機拖動機械負(fù)載運行在Q 0 90 的范圍內(nèi) 電動機運行于Ql見圖1所示 這時電 磁轉(zhuǎn)矩T與負(fù)載轉(zhuǎn)矩rI1相平衡 即T TI 由于 作者簡介 朱小平 1981一 男 2006年畢業(yè)于陜西理工學(xué)院電氣自 動化專業(yè) 助理工程師 主要從事電氣設(shè)備技術(shù)管理工作 圖1 電動機拖動機械負(fù)載運行0 一90 時運行曲線 當(dāng)同步電動機拖動機械負(fù)載運行在Q 90 一 180 的范圍內(nèi) 電動機運行于Q3如圖2所示 這時 電磁轉(zhuǎn)矩T與負(fù)載轉(zhuǎn)矩 I1相平衡 即T TI 由于 某種原因 負(fù)載轉(zhuǎn)矩rI l突然變大了 為rI1 這時Q 角要增大 例如為Q4 但Q4對應(yīng)的電磁轉(zhuǎn)矩T 比 增大了的負(fù)載轉(zhuǎn)矩1 l 小 即T TI 于是電動機 的Q角還要繼續(xù)增大 而電磁轉(zhuǎn)矩反而變得更小 找不到新的平衡點 這樣繼續(xù)的結(jié)果 電機的轉(zhuǎn)子 轉(zhuǎn)速會偏離同步速 即失去同步 T 90 Q3 04 180 Q 圖2 電動機拖動機械負(fù)載運行90 180 時運行曲線 l3 朱小平 等 同步電機失步淺析 第2期 總第152期 3引起同步電機失步原因 引起同步電機失步原因大概分為三類 分別為 過勵失步 欠勵失步 斷電失步 3 1欠勵失步 欠勵失步主要是由于轉(zhuǎn)子勵磁回路某處斷路或 接觸不良 勵磁繞組匝間短路 勵磁機或晶閘管勵 磁系統(tǒng)發(fā)生故障等原因 使同步電動機的勵磁繞組 失去直流勵磁或嚴(yán)重欠勵磁 轉(zhuǎn)子磁場滯后旋轉(zhuǎn)磁 場很大角度使同步電動機失去靜態(tài)穩(wěn)定 滑出同 步 電動機發(fā)生欠勵失步時 丟轉(zhuǎn)不明顯 負(fù)載基 本不變 定子電流過流不大 電機無明顯異常聲 音 繼電器往往拒動或動作時間大大加長 而勵磁 機或晶閘管勵磁系統(tǒng)發(fā)生故障最為常見 主要表現(xiàn) 在起動可控硅誤導(dǎo)通 插件接觸不良 脈沖丟失 三相電流丟波缺相 不平衡 勵磁電流 電壓不穩(wěn) 定 造成轉(zhuǎn)子失去直流勵磁電流 使轉(zhuǎn)子磁場消 失 欠勵失步一般不能被值班人員及時發(fā)現(xiàn) 待發(fā) 現(xiàn)電機冒煙時 電機已失步了相當(dāng)長時間 并已造 成了電機或勵磁裝置的損傷損壞 電機的欠勵失 步 大多不當(dāng)初損壞電機 而是造成電機設(shè)備的內(nèi) 部暗傷 經(jīng)常出現(xiàn)電機冒煙后 查不出毛病 電機 還能再投入運行 但線棒的絕緣已受了很大的損 傷 欠勵失步主要會引起電機轉(zhuǎn)子繞組 尤其是起 動繞組 阻尼條 的過熱 變形 開焊 甚至波 及到定子繞組端部 電機欠勵失步時在轉(zhuǎn)子回路還 會產(chǎn)生高電壓 造成勵磁裝置主回路元件損壞 引 起滅磁電阻發(fā)熱 嚴(yán)重時甚至造成整臺勵磁裝置燒 壞事故 3 2過勵失步 過勵失步主要是由于相鄰出線端頭短路故障 附近大型機組或機組群起動或自起動引起母線電壓 較長時間較大幅度的降低 電動機所帶負(fù)載的大幅 度突增以及起動過程中勵磁系統(tǒng)過早投勵等原因所 引起 電機在過勵失步時 勵磁系統(tǒng)雖仍有直流勵 磁 但勵磁電流及定子電流都很大并且產(chǎn)生強烈脈 振 轉(zhuǎn)子磁場超前旋轉(zhuǎn)磁場很大角度 有時甚至產(chǎn) 生電磁共振和機械共振 過勵失步大多引起電機產(chǎn) 生疲憊效應(yīng) 引起電機內(nèi)部暗傷 并逐步積累和發(fā) 展 過勵失步所造成電機損傷主要表現(xiàn)在 定子繞 組綁線崩斷 導(dǎo)線變酥 線圈表面絕緣層被振傷 并逐步由過熱而烤焦 燒壞 甚至發(fā)展成短路 轉(zhuǎn) 14 子環(huán)連接部位開焊變形 轉(zhuǎn)子磁極的燕尾楔松動 退出 電刷滑環(huán)松動 定子鐵芯松動 運行中噪聲 增大 嚴(yán)重時甚至出現(xiàn)斷軸事故 因為燒結(jié)工藝要求的特殊性 燒結(jié)機工藝的料 層厚度 密度 煙氣溫度 風(fēng)機風(fēng)門開度 風(fēng)機本身振 動 摩擦等因素變化引起風(fēng)機負(fù)載突變 都可導(dǎo)致燒 結(jié)主抽風(fēng)機的同步電機勵磁過勵失步 3 3斷電失步 斷電失步主要是由于外部供電系統(tǒng)跳閘及人工 切換電源時 使交流電機供電電源輸送渠道短暫中 斷而導(dǎo)致 在電源中斷又重新恢復(fù)期間 同步電動 機轉(zhuǎn)子轉(zhuǎn)速不斷降低 電源重新恢復(fù)時 轉(zhuǎn)子磁場的 轉(zhuǎn)速低于定子磁場的同步轉(zhuǎn)速 它對電機的危害是 非同期沖擊 這種沖擊的大小 與系統(tǒng)容量 線路組 抗 電源中斷時間 負(fù)載性質(zhì) 非凡是與電源重新恢 復(fù)瞬間的電氣分離角有關(guān) 所以這種沖擊有可能使 電機當(dāng)場損壞 也有可能根本感覺不到 這種運行 狀態(tài)是最為危險的 4解決方案 4 1勵磁機增加EPS電源供電 利用停機檢修機會 多次對勵磁柜中的電氣元 件檢查緊固 并給1 主抽風(fēng)機的勵磁機電源回路 串聯(lián)EPS專門供電 防止外部大功率設(shè)備啟動引起 電網(wǎng)電壓大幅波動 4 2更換勵磁控制器 經(jīng)過多次現(xiàn)場觀察 檢測 發(fā)現(xiàn)勵磁柜中的勵磁 控制器本身插件易松動 勵磁控制器中的晶閘管偶 爾會誤導(dǎo)通 2010年9月中旬 將1 主抽風(fēng)機勵磁 柜中原勵磁控制器整套更換 5 結(jié)語 更換1 主抽風(fēng)機勵磁機勵磁控制器以后 1 主 抽風(fēng)機再也沒有失步跳閘 有效保證了400 m 燒結(jié) 機安全 可靠 穩(wěn)定生產(chǎn) 參考文獻 1 李發(fā)海 王巖 電機與拖動基礎(chǔ) 北京 清華大學(xué)出版社 2003 特邀編輯 丁利生 下轉(zhuǎn)第l7頁 萊鋼科技 2011年4月 渣堿度 提高爐渣氧化性 即提高渣中 FeO 含 量 FeO最佳值在12 一18 如圖4所示 這是由 FeO在爐渣中的雙重作用決定的 脫磷由反應(yīng)式 看出是放熱反應(yīng) 低溫對脫磷有利 羹 薹 圖4渣中FeO對Lp的影晌 由表1可知 加入的前期溢出渣的堿度在2 0 左右 FeO 含量也達到了17 以上 利于前期渣 的形成 而且大批量替代廢鋼加入爐內(nèi)降低了熔池 前期溫度 為脫磷創(chuàng)造了條件 因此 前期溢出渣循 環(huán)利用有利于磷的去除 4 3提高金屬收得率 前期溢出渣中 FeO 含量也達到17 以上 渣 中游離鐵珠按每爐加溢出渣1 500 kg 回收率按90 計算 每爐可回收金屬284 kg 4 4利于爐體維護 前期溢出渣和廢鋼一起加入爐內(nèi) 通過搖爐使 溢出渣平鋪渣面 在兌鐵時 有效減輕鐵水對渣面的 機械沖刷 從而減輕爐襯侵蝕 降低耐材消耗 5 結(jié)論 通過對其冶煉特點的分析 本著 前期早化 渣過程化渣及終渣化透 的原則合理控制槍位 氧壓及渣中FeO的含量 確立的操作模式經(jīng)過大 量跟蹤實踐 較好解決了轉(zhuǎn)爐冶煉前期溢出渣循環(huán) 利用的難點 充分發(fā)揮其優(yōu)點 節(jié)約耐材及石灰消 耗 提高金屬收得率 實現(xiàn)含鐵固體資源短流程直 接利用 參考文獻 1 黃希祜 鋼鐵冶金 北京 冶金工業(yè)出版社 2007 2 馮捷 賈艷 轉(zhuǎn)爐煉鋼實訓(xùn) 北京 臺金工業(yè)出版社 2001 3 王齊銘 金屬提取冶金學(xué) 西安 西安地圖出版社 2003 特邀編輯 張永青 Development of Cycling Application of Overflow Slag at Earlier Stage of Converter Steelmaking Process Li Jun Li Jianping Ji Rundong Gou Xinyong The Steelworks Abstract Through controlling lance position slag materials and oxygen pressure the splashing prob 1em in cycling application of overflow slag at earlier stage of converter steelmaking process was effec tively resolved and a new way of cycling economy was explored for a economical and cleaner convert er production Key words convener overflow slag cycling application 一 一 十 一十一 一 上接第14頁 A Study on Out of step of Synchronous Motors Zhu Xiaoping Li Qian Qiu Qingli Li Shuguang Zhao Lihua The Ironworks Abstract On analyzing the trip phenomenon for underexited out of step of synchron0us motors of l main exhauster in 400 m sintering machine three reasons causing out of step 0f synchronous m0tors were sum marized and by making corresponding treatments according to the reasons the trip fauIts for underexited out of step of synchronous motors in 1 main exhauster were basically eliminated Key words synchronous motor excitation out of step main exhauster 17