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ARD2F智能型電動機保護器在某水泥廠的應(yīng)用

更新時間:2022-04-27 瀏覽次數(shù):420

關(guān)鍵詞:水泥、電動機保護、智能化、通訊

一、 引言

隨著現(xiàn)代化水泥工業(yè)生產(chǎn)規(guī)模增大,生產(chǎn)設(shè)備也越來越大型化,因此所需用的拖動電動機的功率也越來越大。水泥廠生產(chǎn)工藝流程較復(fù)雜,可以總結(jié)水泥生產(chǎn)過程為生料制備(一磨)、熟料煅燒(一燒)、水泥粉磨(二磨)。因此,低壓電動機作為水泥生產(chǎn)過程中的機組,數(shù)量多、種類復(fù)雜,隨著科學(xué)技術(shù)不斷進步和工藝控制過程的不斷完善,尤其是適應(yīng)自動化生產(chǎn)要求,迫切需要開發(fā)和完善電動機控制和保護設(shè)備,實現(xiàn)對整個自動化生產(chǎn)過程和大型機械設(shè)備的遙控、遙測、遙調(diào)、故障診斷以及集中控制等功能。

水泥生產(chǎn)是一項較龐大的工程,生產(chǎn)環(huán)境比較惡劣,粉塵污染嚴重,受生產(chǎn)工藝的限制使得其工作場所的通風條件差且環(huán)境溫度較高,而且需要設(shè)定大量的工作站點,包括原料控制站、破碎站、原料粉磨站、熟料庫控制站、水泥磨控制站、水泥包裝控制站等,然而在這些站點中使用了大量低壓電動機來控制其他設(shè)備的運行,運用簡單的電壓表、電流表、電能表和頻率表等由于受到通信功能不夠靈活、儀表功能單一等多種條件的約束,經(jīng)無法滿足電廠設(shè)備自動化生產(chǎn)的要求。水泥行業(yè)生產(chǎn)過程的特點為長周期運行,一旦開機,在沒有特殊情況發(fā)生的前提下,一般不會停機。現(xiàn)代化大型水泥企業(yè)年運轉(zhuǎn)率很高,這樣就必須有高質(zhì)量的、高可靠性的電氣設(shè)備保證其生產(chǎn)過程的連續(xù)不間斷性,一旦故障停機就會造成巨大的經(jīng)濟損失。智能電動機保護可實現(xiàn)重載起動,實現(xiàn)對電動機的溫度保護,還提供多種測控功能和控制模式,能夠滿足水泥生產(chǎn)過程對電機設(shè)備的全面保護及其控制要求,不僅能提高電機設(shè)備的運行能力、延長電機設(shè)備的使用壽命,同時也能提高企業(yè)生產(chǎn)效率、節(jié)約能源。本文以ARD2F智能型電動機保護器在水泥生產(chǎn)中的實際應(yīng)用進行具體介紹。

二、水泥生產(chǎn)對保護器的功能要求

水泥行業(yè)電機是大容量、高負荷連續(xù)運轉(zhuǎn)的設(shè)備,電動機長期承受大負荷,就會使繞組上溫度上升過高而降低絕緣性能甚至損壞絕緣,最終縮短電動機的使用壽命,因此,對水泥生產(chǎn)過程中電機設(shè)備的可靠性、穩(wěn)定性及功能要求非常高。在生產(chǎn)運行或設(shè)備檢修過程中,常見的電動機故障可分為以下幾種:

1、機械故障

1)掃膛:由于軸承損壞、軸彎或者檢修人員裝配不當,導(dǎo)致定轉(zhuǎn)子產(chǎn)生摩擦;

2)軸承損壞:由于軸承裝配不當、定/轉(zhuǎn)子鐵心軸向錯位或重新對轉(zhuǎn)軸機加工后精度不夠、電動機本體運行溫升過高等;

3)振動:由于電動機本身或傳動裝置不良等。

2、電氣故障

1)缺相運行:電動機發(fā)生堵轉(zhuǎn)時電流比正常工作的電流大得多。在此情況下,運行時間過長或過于頻繁起動,將會導(dǎo)致電動機繞組燒毀;

2)繞組短路或接地:匝間短路的最大原因是電機溫度異常升高而導(dǎo)致的,而接地故障大多是由于繞組絕緣損壞;

3)三相電流不平衡:由于電動機外部電源電壓不平衡或內(nèi)部繞組匝間短路或電動機維修時線圈匝數(shù)錯誤或接線錯誤等。

因此,對某水泥廠電機設(shè)備進行有效的維護是很有必要的,對ARD2F智能型電動機保護器具體功能要求如下:

1)完善的電機保護功能

保護器通過采集電路中的三相交流電流、三相交流電壓、剩余電流、PTC熱電阻阻值、電動機電能等電力參數(shù),以及電動機運行過程中的各種運動狀態(tài)等信號,經(jīng)保護器內(nèi)部處理運算,從而實現(xiàn)對過載反時限、過載定時限、接地、起動超時、漏電、欠載、斷相、堵轉(zhuǎn)、阻塞、短路、溢出、不平衡(電流、電壓)、過功率、欠功率、過壓、欠壓、相序、溫度、tE時間、外部故障、起動次數(shù)限制、運行時間報警、故障次數(shù)報警等全面綜合保護,進而保證水泥廠生產(chǎn)工作的安全連續(xù)運行。

2)及時排除電動機運行故障功能

水泥生產(chǎn)現(xiàn)場電動機運行過程中通過電動機保護器對電機設(shè)備進行檢測,當電動機出現(xiàn)狀況時應(yīng)及時發(fā)出報警信號,并記錄故障信息,方便維護人員查找故障原因并作出及時的處理,保證故障發(fā)生時電機設(shè)備動作的可靠性和靈敏性。

3)對現(xiàn)場各設(shè)備進行遠程監(jiān)測功能

水泥生產(chǎn)現(xiàn)場環(huán)境比較惡劣,保護器不僅要提供電機設(shè)備的保護功能,而且要求能夠RS-485通訊接口,經(jīng)過Modbus-RTU/Profibus-DP通訊協(xié)議與上位機管理系統(tǒng)進行通訊連接,實現(xiàn)實時監(jiān)測電動機的運行狀態(tài)以及運行過程中的電力參數(shù),保證后臺操作人員能讀取、修改水泥成產(chǎn)現(xiàn)場電動機保護器的各種整定參數(shù)并通過后臺人機界面實時觀察當前現(xiàn)場電動機控制回路的工作狀態(tài)、供電電源質(zhì)量等,實現(xiàn)對生產(chǎn)現(xiàn)場設(shè)備遠程實時監(jiān)控。

三、應(yīng)用案

水泥生產(chǎn)工藝流程較多,所以將保護器有效的應(yīng)用于電動機保護設(shè)備控制回路的同時要能夠滿足水泥廠的大型控制系統(tǒng)的要求。某水泥廠控制系統(tǒng)通過Profibus DP通訊接口與PC機、接觸器、電動機以及其他設(shè)備構(gòu)成控制系統(tǒng),工程師通過監(jiān)控計算機以及生產(chǎn)管理軟件完成對整個系統(tǒng)設(shè)備的數(shù)據(jù)采集、處理、顯示和監(jiān)視功能,并在滿足權(quán)限和邏輯時,通過遠程控制軟件實現(xiàn)現(xiàn)場相應(yīng)的電機設(shè)備等的控制。

 

 

1  現(xiàn)場安裝照片

水泥廠采用保護器用于電機保護控制回路,取代熱繼電器等作為電動機的過載保護和控制元件,而且利用的通訊技術(shù),實現(xiàn)了水泥生產(chǎn)中電機設(shè)備控制的自動化。通過將90L顯示模塊嵌入安裝在開關(guān)抽屜的活動面板內(nèi),來簡化水泥廠控制柜內(nèi)接線,使得配電室內(nèi)設(shè)備運行情況及故障狀態(tài)清晰可見,方便工程師隨時調(diào)整系統(tǒng)、設(shè)定參數(shù)和顯示、監(jiān)控以及檢修維護。將ARD2F保護器應(yīng)用于某水泥廠生產(chǎn)線電機設(shè)備的控制回路,實現(xiàn)水泥廠對電機保護的要求。如圖2ARD2F智能型電動機保護器應(yīng)用于某水泥廠電動機設(shè)備控制回路工作原理圖:

 

2  ARD2F智能型電動機保護器應(yīng)用于某水泥廠電動機設(shè)備控制回路接線圖

由于現(xiàn)代水泥工廠采用的大型電機設(shè)備較多,大于110KW及以上的電機,均采用在主回路裝設(shè)電流互感器??紤]到水泥生產(chǎn)工藝的不同和企業(yè)投入的資金,電動機需要不同的起動方式,ARD2F智能型電動機保護器提供靈活的聯(lián)鎖功能,實現(xiàn)直接啟動、雙向啟動、星/三角啟動、自耦變壓器啟動等,使水泥廠大型設(shè)備的電機得到了有效保護和控制[2]

四、ARD2F產(chǎn)品介紹

ARD2F智能電動機保護器適用于額定電壓至660V的低壓電動機回路,集保護、測量、控制、通訊、運維于一體。其完善的保護功能確保電動機安全運行,帶有邏輯可編程功能,可以滿足多種控制方式。可選配不同通訊模塊適應(yīng)現(xiàn)場通訊需求。

 

該產(chǎn)品采用分體式結(jié)構(gòu),由主體、顯示單元、互感器組成,可適應(yīng)各種柜體的安裝。

技術(shù)參數(shù)

技術(shù)參數(shù)

技術(shù)指標

保護器輔助電源

AC85-265V/DC100-350V

電機額定工作電壓

AC220V / 380V / 660V,50Hz / 60Hz

電動機額定工作電流

1 (0.1A-5000A)

外置電流互感器

5 (0.1A-5000A)

1.6A(0.4A-1.6A)

6.3A1.6A-6.3A

256.3A-25A

10025A-100A

25063A-250A

800250A-800A

繼電器輸出觸點容量

阻性負載

AC250V、10A

開關(guān)量輸入

9路無源干結(jié)點(可選配有源DC110V、DC220VAC220V輸入)

通訊

RS485 Modbus_RTU,Profobus_DP協(xié)議

環(huán)境

工作溫度

-10oC55oC

貯存溫度

-25oC70oC

相對濕度

≤95﹪不結(jié)露,無腐蝕性氣體

海拔

≤2000m

污染等級

3

防護等級

主體IP20,分體顯示模塊IP65(安裝在柜體面板時)

安裝類別

III

 

功能特點

  支持基波和全波電力參數(shù)測量(U、I、P、Q、S、PF、F、EP、EQ),電流及電流不平衡度、電流正序、負序、零序分量、電壓、三相電壓相角、剩余電流。 

  保護功能包括過載反時限、過載定時限、接地、起動超時、漏電、欠載、斷相、堵轉(zhuǎn)、阻塞、短路、溢出、不平衡(電流、電壓)、過功率、欠功率、過壓、欠壓、相序、溫度、tE時間、外部故障、起動次數(shù)限制、運行時間報警、故障次數(shù)報警。

  9路可編程DI輸入,默認采用內(nèi)置DC24V電源,也可選擇外部有源濕接點。

  5路可編程DO輸出,滿足直接起動,星三角起動,自耦變壓器起動,等多種起動方式,可通過通訊總線實現(xiàn)主站對電動機的遙控/"。

  可選抗晃電功能:支持晃電立即再啟動、失壓重起動。

■  可選配MODBUS_RTU通訊、PROFIBUS DP通訊,支持最多2路通訊接口。

  可選配1DC4-20mA模擬量輸出接口,與DCS系統(tǒng)相接,可實現(xiàn)對現(xiàn)場設(shè)備的監(jiān)控。

  具有故障記錄、起動記錄、停車記錄、DI變位記錄和再起動記錄等各類事件記錄。

  顯示界面液晶顯示,支持中/英文切換。

五、結(jié)束語

隨著電子技術(shù)及通訊技術(shù)的不斷發(fā)展。電動機保護器也在朝著多元化方向發(fā)展,電動機保護器在水泥企業(yè)的應(yīng)用也越來越廣泛,合理選擇電機設(shè)備的保護功能和保護方式,可提高設(shè)備運行的可靠性,能夠預(yù)防并杜絕電機燒毀,同時減少了因非計劃停車而造成的損失,降低了企業(yè)的生產(chǎn)成本。

參考文獻:

1)企業(yè)微電網(wǎng)設(shè)計與應(yīng)用手冊.2020.6

2GB 14048.4-2020 《低壓開關(guān)設(shè)備和控制設(shè)備第4-1部分:接觸器和電動機起動器機電式接觸器和電動機起動器(含電動機保護器)

3JB/T 10736-2007 《低壓電動機保護器》


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