磨煤機(jī)電機(jī)節(jié)能、降溫改造
摘要：磨煤機(jī)電動機(jī)由于設(shè)計時考慮高起動力矩，電機(jī)的磁路一般處于偏飽和狀態(tài)，導(dǎo)致電壓波動對電動機(jī)的影響大，而且電機(jī)損耗大、溫度高。而當(dāng)系統(tǒng)要求提高產(chǎn)能時，電動機(jī)的電流將明顯上升，造成電動機(jī)損耗增加，效率降低，電動機(jī)實(shí)際輸出功率下降，限制了機(jī)組負(fù)載的增大。此時可通過對電動機(jī)的繞組、風(fēng)路等進(jìn)行改造，使機(jī)組輸出功率不再受到磨煤機(jī)電動機(jī)的制約，進(jìn)而降低廠用電率、降低煤耗。
一、概述
磨煤機(jī)將煤塊粉碎后，直接噴入燃燒器燃燒，是煤粉爐的重要輔助設(shè)備，廣泛用于水泥，硅酸鹽制品，新型建筑材料、耐火材料、化肥、黑色與有色金屬選礦以及玻璃陶瓷等生產(chǎn)行業(yè)。
磨煤機(jī)電動機(jī)普遍存在耗電多、溫度高現(xiàn)象（與其他同功率電機(jī)比較），這與磨煤機(jī)本身的特性有關(guān)系，因?yàn)槟ッ簷C(jī)是一種靜磨擦力特別大的特殊機(jī)械，所配電動機(jī)必然按高起動力距設(shè)計，這就使電機(jī)磁路偏飽和，電壓波動對電動機(jī)的影響大，而且電機(jī)損耗大、溫度高。而隨著能源需求的不斷增加，很多電廠需要適當(dāng)提高產(chǎn)能，如此時提高電源電壓，磨煤機(jī)電流將明顯上升，造成電動機(jī)損耗增加，效率降低，電動機(jī)實(shí)際輸出功率下降；而且線圈溫度升高，很容易造成電機(jī)損壞，限制了機(jī)組負(fù)載的增大。
因此，需要對現(xiàn)有磨煤機(jī)電動機(jī)的繞組、風(fēng)路等進(jìn)行改造，使得磨煤機(jī)電動機(jī)能在較高的電壓下正常運(yùn)行，并使機(jī)組輸出功率不再受到磨煤機(jī)電動機(jī)的制約，進(jìn)而降低廠用電率、降低煤耗。
二、技術(shù)原理
由于電機(jī)中的硅鋼片把電能轉(zhuǎn)化成磁能再轉(zhuǎn)化成動能的能力是有限的。因此，當(dāng)電機(jī)中電壓超過一定范圍后，電動機(jī)鐵心損耗增大，效率降低，電能無法再轉(zhuǎn)化成更多的磁能，只能轉(zhuǎn)化成熱能，導(dǎo)致電機(jī)迅速升溫。而大部分磨煤機(jī)電動機(jī)設(shè)計時為了滿足高啟動轉(zhuǎn)矩的要求磁通密度都很大，當(dāng)供電電壓提高后，很容易達(dá)到磁路飽和，使得電動機(jī)的溫升迅速升高，效率下降。
由公式3可見電動機(jī)鐵損近似與磁通的平方成正比，因此通過改變定子線圈匝數(shù)、接線方式等手段，適當(dāng)降低磁通密度，使電動機(jī)運(yùn)行在相對磁路不飽和狀況下，使電動機(jī)鐵損下降，溫度降低，電壓波動影響也減小。
三、案例簡介
本方案適合于工作于磁路飽和的磨煤機(jī)電動機(jī)節(jié)能改造。已經(jīng)在多個工程中實(shí)施，節(jié)能效果顯著。
1、華能南通電廠磨煤機(jī)電動機(jī)情況
曾對華能某發(fā)電廠的磨煤機(jī)電動機(jī)進(jìn)行了節(jié)能改造。該磨煤機(jī)電動機(jī)額定功率：522kW，額定電壓：6kV，額定頻率：50Hz，額定電流：72A，功率因數(shù)：0.88，電動機(jī)設(shè)計磁通密度大，運(yùn)行中無功電流大，功率因數(shù)低。當(dāng)6kV廠用電壓升高時電動機(jī)電流明顯上升，造成電動機(jī)損耗增加，線圈溫度高達(dá) 120℃（B級溫升考核極限），效率降低，電動機(jī)輸出功率下降。在煤質(zhì)欠佳時，磨煤機(jī)電動機(jī)限制了機(jī)組負(fù)載，煤量帶不足，機(jī)組限負(fù)荷運(yùn)行在290MW。
因此，必修對磨煤機(jī)電動機(jī)進(jìn)行改造或更換，使磨煤機(jī)電動機(jī)能在6.3KV的電壓下正常運(yùn)行，改善其它輔機(jī)（如引風(fēng)機(jī)）的運(yùn)行工況，使機(jī)組出力不再受到磨煤機(jī)電動機(jī)的制約，進(jìn)而降低廠用電率、降低煤耗。
2、改造方案
對在線所裝的六臺進(jìn)口磨煤機(jī)電動機(jī)定子線圈進(jìn)行以下改造：
電機(jī)磁路的改造。通過改變定子線圈匝數(shù)、接線方式等手段，降低電動機(jī)的磁通密度，使電動機(jī)鐵損下降，溫度降低，電壓波動影響也減小。
降低銅損耗。采用加強(qiáng)型薄膜云母帶作為主絕緣、特殊VPI真空壓力浸漆工藝等手段，在不降低絕緣耐壓水平的前提下，盡可能的多用銅線以降低電機(jī)的銅損，減小由電機(jī)定子銅損對定子線圈產(chǎn)生的溫度影響。
改良風(fēng)路。電機(jī)定、轉(zhuǎn)子間隙原來只有1.07mm，且定、轉(zhuǎn)子通風(fēng)道互相錯位，電機(jī)主風(fēng)路必需走1.07mm氣隙通道，風(fēng)阻很大，嚴(yán)重影響電機(jī)的冷卻風(fēng)量。因此可通過車削轉(zhuǎn)子鐵芯外圈，增大定、轉(zhuǎn)子間隙，以改善電機(jī)的冷卻效果，同時也降低了定子鐵芯表面損耗。
由以上數(shù)據(jù)可以看出：改造后的電動機(jī)在相同給煤量情況下，運(yùn)行電流明顯減小，線圈溫度也有了明顯降低，相同工況下下降了約20℃。改造后電機(jī)的啟動力矩滿足啟動磨煤機(jī)的要求，符合原電動機(jī)的負(fù)載曲線，并可使電機(jī)的運(yùn)行電壓在6.2KV—6.3KV之間，使定子電流在電壓波動的一定范圍內(nèi)成反比關(guān)系，可不受煤質(zhì)限制，提高機(jī)組電力。
4、費(fèi)用及節(jié)能效果
費(fèi)用：5.2萬元/臺
節(jié)能情況：統(tǒng)計不同工況下的多組數(shù)據(jù)，在同煤量、同煤質(zhì)下B磨電動機(jī)比A磨電動機(jī)平均輸入功率少35kW，按年運(yùn)行5000小時，電費(fèi)0.34元/ kW計算，可節(jié)電費(fèi)5.95萬/年。改造成本一年便可收回。
四、結(jié)論
鑒于電動機(jī)節(jié)能的巨大潛力，各種節(jié)能改造措施都具有一定的適用范圍，需要根據(jù)具體工況和系統(tǒng)特性選擇合適的節(jié)能措施。本文提出的一些改造方案，是根據(jù)一般磨煤機(jī)的使用情況提出的，具有普遍的實(shí)用價值，且方案可靠，資金投入少，回報高，系統(tǒng)改動最小，可提高機(jī)組的整體效益，實(shí)用范圍較廣，經(jīng)濟(jì)效益和節(jié)能效果顯著。
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