Применение цементных заводов
Эта техническая статья основывается на замечательной статье, написанной Бартоном Дж. Зауэром (Siemens Energy & Automation), которая в сущности представляет правильный двигатель переменного тока для применения в цементных заводах.
Выбор асинхронных двигателей переменного тока для применения цементных установок (на фото: шаровая мельница 3, 500 кВт для цементного завода в Англии через emz.de)
Хотя двигатели могут оказаться наименее сложным компонентом в спецификации оборудования цементного завода, эта статья должна попытаться продемонстрировать, что применение цементных заводов представляет собой огромную матрицу критериев применения для правильного указания и проектирования двигателей.
Чтобы получить правильный двигатель для конкретной работы, необходимо обменяться коммуникациями, ожиданиями и знаниями между оператором мельницы, поставщиком управляемого оборудования и производителем двигателя.
Условия эксплуатации
Основные характеристики двигателя начинаются с определения заводской таблички двигателя hp и оборотов в минуту. Они определяются поставщиком технологического оборудования и основаны на работе в стационарном оборудовании.
Далее следует определение доступного напряжения питания.
Оператор цементного завода, поставщик технологического оборудования или инженерно-консалтинговая фирма должны определить наиболее эффективный источник энергии, принимая во внимание значения нагрузки hp и усилителя всей системы.
Рейтинг Гц определяется энергосистемой, доступной на сайте. Поскольку рынок цемента является глобальным с множеством комбинаций Hz и напряжения, значение Hz нельзя принять. Важно, чтобы изготовитель двигателя правильно спроектировал двигатель, который был бы другим для Чили (50 Гц), чем Аргентина (60 Гц).
Типовая табличка асинхронного двигателя SIEMENS (фото: forums.mikeholt.com)
Температура окружающей среды часто игнорируется как критерии проектирования.
Температура окружающей среды ниже -30 ° C может потребовать специальных смазочных материалов для подшипников и материалов. И наоборот, температура окружающей среды выше 40 ° C может привести к снижению допустимого повышения температуры двигателя, что эффективно снижает скорость выхода двигателя.
Высота на участке может также влиять на выбор двигателя, когда высота установки превышает 1000 метров.
Более низкая плотность воздуха на больших высотах приводит к уменьшению охлаждающей среды для двигателя. Коэффициент деградации составляет 1% от указанного повышения температуры на каждые 100 метров над уровнем моря свыше 1000 метров.
Требования к вращающемуся оборудованию
Чтобы правильно выбрать асинхронные двигатели переменного тока для любого применения, необходимо понимать требования к скорости и крутящему моменту ведущего оборудования. Легко ошибочно полагать, что двигатель мощностью 400 л.с. 1200 об / мин, который будет хорошо функционировать в приложении с низким инерционным вентилятором, также будет работать точно в приложении к печи.
Тем не менее, требования к крутящему моменту для насоса вентилятора во время начального запуска обычно составляют менее 30% от крутящего момента полной нагрузки, тогда как полная печь может иметь требования к крутящему моменту нагрузки более 100% от крутящего момента полной нагрузки.
Следует различать условия работы ведомого оборудования, которые определяют мощность двигателя и об / мин двигателя, а также условия пусковой нагрузки приводного оборудования, которые определяют исходные характеристики двигателя.
Национальная ассоциация электрических производителей (NEMA) классифицирует характеристики крутящего момента двигателей следующим образом:
// Момент задерживаемого ротора (LRT)
« Минимальный крутящий момент, который двигатель будет развиваться в покое
,
с номинальным напряжением ", выраженное в процентах от номинального крутящего момента полной нагрузки, который двигатель генерирует при первоначальном вращении вала двигателя
// Крутящий момент (PUT)
Самый низкий процент от номинального момента полной нагрузки, который двигатель генерирует во время запуска.
// Крутящий момент (BDT)
Наибольший процент от номинального крутящего момента при полной нагрузке двигатель генерирует до достижения полной скорости нагрузки.
Двигатели, которые не имеют достаточного пускового момента для ведомого оборудования, будут останавливаться во время пуска.
Условие стойла требует, чтобы оператор рудника снизил стартовую нагрузку, прежде чем пытаться перезапустить оборудование. В случае дробилок или мельниц это означает удаление агрегата из машины. Чрезмерные условия срыва также приводят к повреждению двигателя из-за чрезмерного тока в статоре и роторе.
Конструктивные особенности // Корпус двигателя
Корпус двигателя определяет степень защиты обмоток двигателя. Выбор корпуса двигателя обычно предоставляется на усмотрение сторон, отличных от производителя двигателя.
Тем не менее, производитель двигателя может выбрать, чтобы обеспечить оболочку, которая превышает требования, указанные покупателем.
1. Полностью закрытый двигатель с охлаждением на конце (TEFC)
Полностью закрытый вентилятор с охлаждением является наиболее распространенным корпусом для цементной промышленности.
Полностью закрытая машина является такой, чтобы предотвратить свободный обмен воздуха между внутренней и внешней частями корпуса, но недостаточно закрыт, чтобы его можно было назвать герметичным.
Рисунок 1 - Полностью закрытый двигатель с воздушным охлаждением (TEAAC)
Два основных типа двигателей TEFC - это полностью закрытое ребристое охлаждение и полностью закрытое воздушное охлаждение (TEAAC - рис. 1 выше). Вариант охлаждения с оребрением (рис. 2) определяется охлаждающими ребрами, которые покрывают основную конструкцию корпуса.
Рисунок 2 - Полностью закрытый электрод с охлаждением
Обычно этот каркас выполнен из чугуна, хотя иногда предлагаются сварные стальные ребра и алюминиевые литые конструкции. Двигатели TEAAC оснащены воздушно-воздушным теплообменником на верхней части статора двигателя. В корпусе TEAAC горячий воздух от статора нагнетается вокруг труб, которые направляют охлаждающий воздух.
Доступные материалы труб на двигателях TEAAC включают алюминий, медь и нержавеющую сталь, в зависимости от условий окружающей среды.
Открытые шкафы: Корпусы открытого типа представляют собой более дешевый вариант для горнодобывающей промышленности, хотя, как следует из определения NEMA, степень защиты обмоток двигателя снижается. «Открытая машина имеет вентиляционные отверстия, которые обеспечивают прохождение внешнего охлаждающего воздуха над обмотками машины и вокруг них».
Первичные корпуса открытого типа, видимые в цементной промышленности, - это Weather Protected Type II (WPII - Рисунок 3).
Рисунок 3 - Защищенный от погодных условий тип II (WPII)
Корпус WPII включает в себя как минимум три винта 90 ° впуска и выпуска воздуха для ограничения проникновения загрязняющих веществ в воздухе. Двигатель типа WPII также может быть снабжен фильтрами на входе в воздуховод (наиболее распространены гальванизированная сталь или нержавеющая сталь).
К преимуществам корпуса открытого типа относятся более высокое весовое отношение hp / stator и более низкая стоимость.
Предоставляя окружающему воздуху проходить непосредственно через ротор двигателя и статор, открытые корпуса охлаждают двигатель лучше, обеспечивая более высокий выход hp, чем при использовании корпуса TEFC или TEAAC.
Основным ограничением / недостатком открытых корпусов является то, что воздушные пыль, находящиеся в цементной среде, могут накапливаться внутри корпусов и вызывать перегрев агрегатов. Кроме того, воздушные загрязнители также могут «разрушать песок» изоляцией обмотки статора, если фильтры не установлены.
2. Полностью закрытый двигатель с воздушным охлаждением (TEWAC)
«Полностью закрытая машина с водяным охлаждением - полностью закрытая машина, которая охлаждается циркулирующим воздухом, который, в свою очередь, охлаждается циркулирующей водой. Он снабжен теплообменником с водяным охлаждением для охлаждения внутреннего воздуха и вентилятора или вентиляторов, встроенных в вал ротора или отдельно для циркуляции внутреннего воздуха ».
Корпус TEWAC обеспечивает преимущество большей массы hp / статора двигателя открытого типа с защитой статора благодаря его «полностью закрытым» характеристикам.
Этот корпус обеспечит наивысшие значения hp всех закрытых двигателей, недопустимые или недопустимые для двигателей TEFC недопустимые значения.
Очевидным недостатком корпуса TEWAC является его потребность в воде. Подаваемую воду необходимо закачивать, охлаждать и сохранять высокий уровень чистоты.
Производство цемента (ВИДЕО)
Ссылка: Выбор асинхронных двигателей переменного тока для применения цементного завода - Бартон Дж. Зауэр, Siemens Energy & Automation, Норвуд, Огайо