摘要 雨天突然斷電對(duì)運(yùn)轉(zhuǎn)中的回轉(zhuǎn)窯產(chǎn)生嚴(yán)重的危害，闡述了回轉(zhuǎn)窯應(yīng)急保安電源的重要性。在敘述了回轉(zhuǎn)窯應(yīng)急保安電源的使用現(xiàn)狀及存在的問題的基礎(chǔ)上，提出了回轉(zhuǎn)窯應(yīng)急保安電源的新方案———變頻與UPS電源集成復(fù)合方案，并給出了應(yīng)用實(shí)例與效果。
關(guān)鍵字 回轉(zhuǎn)窯；應(yīng)急；保安；UPS電源；方案
Abstract
Keywords
0 引言
對(duì)于旋窯生產(chǎn)線，雨天突然斷電對(duì)運(yùn)轉(zhuǎn)中的回轉(zhuǎn)窯將產(chǎn)生巨大危害，河南焦作堅(jiān)固水泥有限公司就曾多次因電網(wǎng)設(shè)施遭受雷擊損壞導(dǎo)致雨天突然斷電停窯，其中兩次危害最大，導(dǎo)致椎4.2m×65m 回轉(zhuǎn)窯變形，兩端翹起，耐火磚擠碎，造成了重大經(jīng)濟(jì)損失。
電力故障具有突發(fā)性，不以人們的意志為轉(zhuǎn)移，即使電網(wǎng)設(shè)施再先進(jìn)，意外的雨天斷電也在所難免。因此，在電網(wǎng)意外斷電的情況下提供保證回轉(zhuǎn)窯安全所需的應(yīng)急電力，對(duì)于降低因?yàn)殡娋W(wǎng)意外斷電而造成的損失有著重要的現(xiàn)實(shí)意義。
1 回轉(zhuǎn)窯應(yīng)急保安電源的使用現(xiàn)狀及存在的問題
由于柴油發(fā)電機(jī)的容量較大，可并機(jī)運(yùn)行且連續(xù)供電時(shí)間長。因此，我國幾乎所有的旋窯水泥廠，均采用柴油發(fā)電機(jī)組作為回轉(zhuǎn)窯的應(yīng)急保安電源。但是這種傳統(tǒng)的做法有諸多不利之處：無論發(fā)電機(jī)的起動(dòng)速度有多快，從停電到發(fā)電機(jī)電壓、頻率等達(dá)到穩(wěn)定可以供電為止，至少需要10min，這段時(shí)間，已對(duì)回轉(zhuǎn)窯的安全造成了嚴(yán)重危險(xiǎn)；此外，使用柴油發(fā)電機(jī)組作為回轉(zhuǎn)窯的應(yīng)急保安電源，還存在火災(zāi)安全隱患，其油罐象一個(gè)極為危害的“炸彈”，萬一失火，后果不堪設(shè)想；日常維護(hù)頻繁、工作量大；不僅產(chǎn)生的噪聲大，而且排煙中含有大量的二氧化硫，污染嚴(yán)重，環(huán)保問題突出。因此，從全國各廠了解到的使用情況來看，柴油發(fā)電機(jī)組并不理想。因此，許多水泥廠苦覓更好的方案。某水泥廠二線回轉(zhuǎn)窯曾投資數(shù)百萬元在回轉(zhuǎn)窯上搭建了一個(gè)鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)的大棚就是一例。
2 回轉(zhuǎn)窯應(yīng)急保安電源的新方案
計(jì)算機(jī)應(yīng)用UPS 電源很廣泛，也很成功，那么我們能否用UPS電源作為回轉(zhuǎn)窯應(yīng)急保安電源呢？從理論上看是可行的，從現(xiàn)實(shí)上看卻有不少困難。這是因?yàn)?，由于UPS 專為IT行業(yè)的計(jì)算機(jī)類和通訊類負(fù)載來設(shè)計(jì)，其過載適應(yīng)能力差。UPS過載能力標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定：過載150%僅可維持10s;大于150%僅可維持200ms。而交流電動(dòng)機(jī)的起動(dòng)電流一般為額定電流的5~8 倍，如果要用UPS 電源帶回轉(zhuǎn)窯輔助傳動(dòng)電動(dòng)機(jī)這類感性負(fù)載，要么采用變頻器等軟起動(dòng)設(shè)備，降低電動(dòng)機(jī)的起動(dòng)電流，UPS額定容量選取1.2~1.4倍電機(jī)的額定功率即可滿足要求；要么大幅度增加UPS 的額定容量，即UPS額定容量至少大于6倍的電機(jī)額定功率，同時(shí)切換時(shí)間要短，一般要小于15ms。由于變頻器比UPS便宜，第一種方案投資少些。但第二種方案雖成本高，但它的好處是，不管在市電供電中斷時(shí)還是在市電恢復(fù)正常工作時(shí), UPS均可確保電機(jī)的連續(xù)運(yùn)行。如果能將UPS與變頻器做到一起，做成電機(jī)專用UPS，作為回轉(zhuǎn)窯應(yīng)急保安電源的新方案，無疑會(huì)降低成本。
工作原理如圖1 所示：當(dāng)三相輸入市電正常時(shí)，經(jīng)整流后給逆變器（變頻）提供直流電，同時(shí)用充電器對(duì)電池組充電；當(dāng)三相輸入斷電或異常時(shí)，自動(dòng)轉(zhuǎn)由電池組給逆變器（變頻）提供直流電。當(dāng)需要回轉(zhuǎn)窯輔助傳動(dòng)轉(zhuǎn)動(dòng)時(shí)，送給逆變器（變頻）遠(yuǎn)程控制信號(hào)，逆變器（變頻）會(huì)立即輸出，0~50Hz 的交流電，供給電動(dòng)機(jī)進(jìn)行變頻軟起動(dòng)，當(dāng)其頻率達(dá)到50Hz時(shí)保持正常運(yùn)行。為了防止在UPS 與處于“慣性運(yùn)動(dòng)狀態(tài)”下的電機(jī)所產(chǎn)生的自激勵(lì)電源處于互相“非同步入鎖”狀態(tài)而產(chǎn)生的故障隱患。當(dāng)市電供電中斷時(shí)，為了確保UPS 的安全運(yùn)行, UPS應(yīng)執(zhí)行“延時(shí)切換”操作，以便讓電機(jī)徹底停止轉(zhuǎn)動(dòng)后再啟動(dòng)變頻器，由它對(duì)電機(jī)執(zhí)行從0~50Hz的頻率逐漸增高的變頻啟動(dòng)，采用該方案的好處是：與柴油發(fā)電機(jī)組比較，成本低，綜合成本遠(yuǎn)低于柴油發(fā)電機(jī)組；可靠性高，波形好，便于實(shí)現(xiàn)自動(dòng)化；無污染；斷電自動(dòng)轉(zhuǎn)換，轉(zhuǎn)換速度快，一般不超過10ms；平時(shí)可做軟起動(dòng)設(shè)備，啟動(dòng)力矩大，起動(dòng)電流小。其缺點(diǎn)是：要求電機(jī)負(fù)載首先停機(jī)，然后再“變頻啟動(dòng)”，從而造成電機(jī)負(fù)載工作的“不連續(xù)性”。
3 新方案的應(yīng)用實(shí)例與效果
某水泥廠回轉(zhuǎn)窯輔助傳動(dòng)采用交流380V、額定功率22kW、額定電流為42.5A 的Y180L-4 型鼠籠型電動(dòng)機(jī)，決定采用三相輸入三相輸出的電機(jī)專用UPS 電源作為應(yīng)急保安電源。
3.1 UPS電源功率的選擇
為了延長UPS的使用壽命，UPS 不宜長期在滿載狀態(tài)下運(yùn)行，也不宜長期在過度輕載狀態(tài)下運(yùn)行。UPS的額定輸出功率以視在功率S來表示。取UPS的功率因數(shù)cos漬為0.8，則UPS的額定輸出有功功率為0.8S。為了留出適當(dāng)?shù)脑Ａ?，按其額定輸出有功功率的0.8進(jìn)行負(fù)載匹配。因此，額定功率為22kW的電動(dòng)機(jī)所需UPS的額定輸出視在功率為22÷0.8÷0.8＝34.375 kVA。于是，該廠選用了視在功率為40kVA，三相輸入三相輸出的電機(jī)專用UPS電源作為應(yīng)急保安電源。
3.2 蓄電池組的配置
蓄電池組的配置關(guān)系到市電斷電以后蓄電池組后備供電時(shí)間的長短，在市電蕑蝊@輸入斷電期間，蓄電池組給逆變器的供電時(shí)間主要取決于蓄電池額定容量、蓄電池電壓、蓄電池?cái)?shù)量、負(fù)載功率因數(shù)、負(fù)載功率、蓄電池使用環(huán)境溫度、蓄電池使用年限等因素。蓄電池組的逆變供電時(shí)間，應(yīng)根據(jù)當(dāng)?shù)厥须婋娋W(wǎng)供電情況和實(shí)際要求，選擇所需蓄電池的容量、電壓、數(shù)量，以確保市電電網(wǎng)停電時(shí)，UPS 能夠提供2~4h 甚至更長時(shí)間的供電。該廠根據(jù)當(dāng)?shù)厥须婋娋W(wǎng)供電情況和企業(yè)的實(shí)際情況（雙回路供電），配置了100Ah/12V 的蓄電池32 節(jié)，蓄電池組的供電時(shí)間大致為2.6h。實(shí)現(xiàn)了供電零時(shí)間切換，收到了很好的使用效果。
4 結(jié)束語
近年來，隨著UPS 技術(shù)的迅猛發(fā)展和日益成熟，應(yīng)用范圍已不再局限于IT產(chǎn)業(yè)，電力、制造業(yè)等已逐漸成為UPS 應(yīng)用的新興行業(yè)。UPS的容量現(xiàn)在也已不成問題。目前，國產(chǎn)UPS 電源，最大容量已達(dá)到320kVA，而世界上熟料單線最大的日產(chǎn)１萬t熟料生產(chǎn)線椎6m×95m 回轉(zhuǎn)窯，其輔助傳動(dòng)電機(jī)功率也只有2×55 kW，配備三相輸入三相輸出的電機(jī)專用UPS電源已綽綽有余。用電機(jī)專用UPS電源代替柴油發(fā)電機(jī)組作為回轉(zhuǎn)窯的應(yīng)急保安電源已成為現(xiàn)實(shí)。理論和實(shí)踐證明，電機(jī)專用UPS電源，代替柴油發(fā)電機(jī)組作為回轉(zhuǎn)窯的應(yīng)急保安電源，將UPS 功能與軟起動(dòng)功能積于一身，自動(dòng)化程度高，是一種簡捷、實(shí)用、經(jīng)濟(jì)、環(huán)保、可靠、新穎的方案，有著廣泛地應(yīng)用前景和市場，應(yīng)大力推廣。
：鞏經(jīng)理
：13915946763
：南京塞姆泵業(yè)有限公司
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