煤磨选粉机电流异常问题的分析与处理

2018-06-09薛瑞斌

水泥技术 2018年3期

关键词：选粉线速度表现形式

薛瑞斌

煤磨选粉机虽然仅是烧成系统的辅机设备，但若出现问题将直接导致停窑停产，严重影响全厂设备运行。在调试过程中，笔者经常遇到煤磨选粉机电流异常的问题，现以某现场为例进行分析，并简要概括电流异常的原因，以期能为该设备的正常运行和问题处理提供借鉴。

1 系统及设备概况

1.1 系统概况

图1为煤磨选粉机系统工艺流程图。该系统设备数量少，工艺简单，经球磨粉磨后的物料直接进入选粉机分选。尽管煤磨选粉机比辊磨更耗电，但在物料易磨性较差及国外用户要求维护工作量较少的系统中仍被大量运用。

1.2 设备概况

图1 工艺流程图

图2 选粉机结构

目前与球磨配套的煤磨选粉机结构基本一致，选粉机结构如图2所示，主要包括壳体部分、回转部分、传动部分。出磨物料由气体携带进入选粉机下部粗料套筒的立式内筒，气体中的物料在反击锥处受到碰撞而转向，由于此扩口处风速较低，粗颗粒向下降落并通过粗料出口离开选粉机，细颗粒由混合气体继续带到上部，当细颗粒到达位于导流叶片与笼型转子之间的选粉区，在离心力及空气曳力作用下，细粉穿过笼型转子并离开壳体上部的出风口进入后部袋收尘器成为成品，粗粉从选粉区降入内锥体，通过内锥体与反击锥之间的环形缝隙实现均匀分撒。上升的混合气体可对此部分物料再次分选，形成选粉机内部循环，提高选粉效率。

2 电流异常的电气问题

该案例位于南方某省，原煤水分约6.5%，设计产量38t/h（80μm筛筛余3%），煤磨选粉机在首次开机过程中就出现电流升高、跳停的情况，具体表现为：选粉机空载电流较稳定，当转子转速20Hz时运转电流在35A左右；当变频器频率稳定在20Hz时，投料10t/h，变频器电流即出现大幅波动，甚至超过额定电流118A而发生跳停，严重影响系统生产。系统各设备配置见表1。

现场检查选粉机发现，转子旋转方向正确，旋转灵活；导流叶片方向正确；密封环槽同心度较好，无擦碰且无物料进入环槽间缝隙；旋转过程中轴承无噪声，无卡滞，转子部分运转平稳。故排除转子旋向、密封环槽摩擦、轴承损坏的可能，在此基础上，进行第一次试运转（见表2）。

对分选所得成品作筛余分析，发现80μm筛筛余高达34.6%，远超出成品规定范围。根据表2可知，由于电流波动很大，无法通过调高变频器频率来提高转子转速，而选粉机系统压损很小，故将导流叶片由原来的40°调到50°，希望能对成品粒度有所改善。在此基础上进行第二次试运转（见表3）。

对分选所得成品作筛余分析，发现80μm筛筛余为13.8%，较未调整导流叶片角度之前有所降低。由表3可知，在15t/h产量情况下，变频器频率调整到26Hz时，电流严重升高，出现跳停，同时变频器温度升到35℃。分析认为变频器存在问题，故将变频器更换为一台110kW变频器（窑头一次风机备用），之后进行第三次试运转（见表4）。

表1 系统配置

表2 试运行一

表3 试运行二

由表4可知，在使用110kW变频器后，空载电流相对稳定，但当产量加到10t/h、变频器频率调整到30.3Hz时，电流仍有较大波动。空载电流趋于稳定的原因可能是变频器功率加大，对负载承受能力增强所致。但根据设计经验，变频器功率大于电机功率一档应完全符合要求，于是，再次对选粉机内部进行检查，发现密封环外沿与转子下部外沿有部分积料，并且积料较湿，怀疑可能存在排料不畅、系统堵料的问题。因此，将反击锥与内锥体间隙调整到35mm，同时，将转子轴套拉杆螺栓、壳体连接螺母和转子下部螺母锁紧，以防止转子晃动。调整后再次进行试运转（见表5）。

由表5可知，通过调整反击锥与内锥体间隙和锁紧螺母，效果并不明显，因此，排除了堵料的可能。检查减速机、联轴器与电机，发现减速机有发热现象，但FLENDER减速机壳体温度＜90℃均为正常，而联轴器同心度较好，电机无发热，但存在电流噪声。由于现场无备用变频电机，故用一台55kW普通电机取代原变频电机进行试运转（见表6）。

由表6可知，用普通电机取代变频电机会造成电流很大，直接跳停，因此换回原变频电机。同时，调整系统风量，并检查、调节风机风门开度，进行第六次试运转（见表7）。

由表7可知，调节系统风机处风门开度对降低电流效果不明显。试运转过程中对电路实际电流进行测量，发现其值与变频器数显值相同，不存在显示误差。检查密封处的六个进风管道正压密封情况，无堵塞现象。观察发现，回料翻板阀每分钟仅运行2～3次，回料明显偏小，选粉机内物料浓度偏高。因此将导流叶片角度由50°调回到45°，反击锥与内锥体间隙调整到60mm；减轻重锤翻板阀重锤重量；检查系统漏风，发现袋收尘器有一防爆阀未装铝箔，漏风严重（漏风尺寸φ350mm左右）。修复后进行第七次试运转（见表8），而电流异常仍无明显改善。

经上述多次排查和分析，认为选粉机本身机械结构及系统不存在明显问题，但是投料运转电流仍旧异常，因此怀疑为电气设置问题。请变频器厂家对变频器参数进行重新设置，其中主要将加速时间由20s改为200s，然后加强热风炉温度，再次进行试运转（见表9）。

表4 试运转三

表5 试运转四

表6 试运转五

表7 试运转六

表8 试运转七

表9 试运转八

由表9可知，调整后电流异常现象消除，电流稳定，系统运行良好。对成品进行测试，80μm筛筛余约2.6%，可满足无烟煤细度需求。

此现场煤磨选粉机电流异常原因主要为电气问题，变频器的参数设置尤其是加速时间与DC提升水平的设置十分关键，如果设置与负载特性不匹配，均会造成电机不能正常启动运转。过短的加速时间、过高的DC提升均会导致电机过载、过电流及噪声过大，甚至发生过电流跳闸。因此在变频器使用中，一定要根据负载情况，对变频器参数进行合理设置，使其达到最佳运行状态。加速时间与加速速率、最大频率之间的关系见图3与式（1）。

图3 加速时间与最大频率、加速速率关系

另外，可能出现的相关电气问题还有：

（1）变频器型号选择错误。选粉机与风机不同，属于高速重载设备，因此变频器应为高速重载类型，如ABB的ACS550、ACS800，不能选用轻载类型，如ACS510。若选用了轻载类型变频器，其电流表现会很高，带料后易跳停。

（2）变频器型号应比电机型号大一档规格，若变频器型号过小或与电机相当，电流会大幅波动或直接烧坏变频器。

（3）信号干扰会对变频器等电气设备造成影响，因此在电气布线时应做好防干扰措施，设备运行期间避免对讲机等通信设备在变频柜旁近距离使用，以免电流突然波动、跳停。

（4）接地方式等也会对电流造成影响。

（5）现场设备量程与中控界面量程不一致，出现假电流现象，这时电流偏高或偏低，但很平稳。

3 电流异常的工艺问题

从工艺流程角度上分析，造成选粉机电流异常的可能影响因素包括：

（1）当煤粉水分过高时，容易造成选粉机后螺运机或选粉机出料溜子堵料。通常情况下煤粉休止角很小，但当水分＞6%时，会发生急剧变化，易造成堵料。表现形式为，选粉机电流出现快速上升，如图4所示，此时应紧急停机，防止可能发生的设备损坏。

（2）当系统拉风过大时，会导致物料磨内粉磨时间过短，循环负荷变大。表现形式为：选粉机电流出现长时间的逐步波动上涨。

图4 堵料导致电流异常（红色曲线为电流）

（3）当选粉机后管路或袋收尘器存在严重漏风时，会导致选粉机处风量下降，物料内部循环和料气比增加。表现形式为：选粉机电流逐步波动上升。

（4）当袋收尘器出现糊料、堆料时，会导致选粉机内部料气比增加。表现形式为：选粉机电流在短时间内波动上涨，风机前压头逐步升高。

（5）在初次试机、无烘干热风时，空气粘度偏大，会导致电流异常、产量偏低。表现形式为：选粉机电流偏高，但较稳定。

4 电流异常的制造、安装问题

选粉机电流异常，设备制造、安装方面可能存在的影响因素包括：

（1）动平衡精度差。通常选粉机动平衡精度要求为G6.3，但有的设备在制造厂仅进行静平衡或动平衡精度过低，此时选粉机在高速运转时径向不平衡力增加，摆动过大。表现形式为：电流持续偏高波动，并伴随设备振动。

（2）选粉机联轴器安装不正。运转时出现异响摆动，严重时联轴器柱销频繁断裂。表现形式为：电流小幅波动，视不正状况，出现不同程度电流升高。

（3）选粉机迷宫密封安装不正。运转时出现周期性刮擦、金属异响。表现形式为：电流存在小幅波动，根据刮擦状况，表现出不同程度电流升高。

（4）笼形转子旋转方向错误。表现形式为：电流一直偏高，但较为稳定。

（5）导流叶片安装倾角过大。表现形式为：电流一直偏高，但较为稳定。

（6）选粉机回转部分拉杆松动。因为拉杆松动是一个渐进过程，因此表现形式为：在几小时或几天内电流逐步波动升高，同时振幅也逐步波动升高，如图5所示。

图5 拉杆松动导致电流逐步升高

（7）反击锥与内锥体之间间隙过大，会导致选粉机内循环负荷累积增加。电流表现形式为：当内循环负荷累积到一定程度时，电流阶梯性跳跃，然后平稳运行，如此循环直到超额定电流跳停。

5 电流异常的设计问题

煤磨类风扫式选粉机是很成熟的设备，通常设计上不会有问题，但根据笔者观察，在细度要求较高时，还是会有考虑不周之处：

（1）增加选粉机线速度后，电机功率选择不当。因为选粉机功率与线速度平方成正比，线速度增加会导致电机功率快速增加，在成品细度要求较高时，需仔细进行电机功率计算和选取，反之易出现功率配置过低，电流升高的情况。

（2）选粉机正常使用的合理线速度应为其设计最大线速度的70%～80%，若设计者缺乏工艺知识，使得正常使用的线速度仅为最大设计线速度的50%以下，会导致电机运行功率不高，但电流偏高。其原因为：变频器输出电压与频率成正比，当正常使用频率（选粉机线速度）很低时，电压会很低，此时若功率一定，则电流会很高。表现形式为：选粉机尽管在很低频率运行，但电流却很高甚至跳停，不能满足工艺要求。