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浅谈电动机智能保护器的工程应用
点击次数:21 发布时间:2019/7/13 10:57:12

1 引言

北京11选5    在现代工业中,电动机作为一种拖动机械,成为所有动力机械的基础,随着科学技术的不断进步和工艺控制的不断完善,尤其是自动化生产的要求,迫切需要开发和完善电动机的控制和保护设备,从而实现对生产过程和大型机械的遥控、遥测、遥调、故障诊断以及集中控制等功能。

    同时,石油化工行业的特点本身就是大通量、满负荷的连续运转,因而对电机设备的可靠性和稳定性要求极高,一旦发生事故,必须马上查找故障原因并及时消除,以保证及时恢复生产。锦化化工集团过去一直采用热继电器作为电动机的过载保护和控制元件,但由于元件质量和工艺的限制,已无法满足日益发展的工艺自动化的要求。为此,我们经过多年尝试和反复实践,最终选择了一种新型的电动机智能保护器(简称为电机保护器),作为电动机的保护元件,并取得了一定的使用经验。特别是我们在锦化新建的8万吨离子膜烧碱改造工程、12万吨离子膜烧碱工程、8万吨聚氯乙烯工程、8万吨环氧丙烷和5万吨粒碱等国家重点工程建设过程中,通过在低压配电系统使用了1600多台电机保护器,不但有效的保障了电机的安全运行、彻底取代了热继电器,而且利用先进的通讯技术,实现了部分电机控制的自动化,并取得了显著的经济效益,因此,下面就电动机保护器的工程应用作以简单介绍。

2 基本工作原理:

    电机保护器是最近十多年才发展起来的一种新型电子式多功能电动机综合保护装置。它集过(轻)载保护、缺相、过(欠)压、堵转、漏电、接地及三相不平衡保护等低压保护于一身,具有设定精度高、节电、动作灵敏、工作可靠等优点,是传统热继电器的理想替代产品。它通常是由电流传感器、比较电路、单片机、或出口继电器等几个部分组成。其基本原理及工作过程如图1所示:

电机保护器工作原理

    传感器将电动机的电流变化线性地反映至保护器的采样端口,经过整流、滤波等环节后,转换成与电动机电流成正比的直流电压信号、送到相应部分与给定的保护参数进行比较处理,再经单片机回路处理,推动功率回路,使继电器动作。当电机由于驱动部分过载导致电流增大时,从电流传感器取得的电压信号将增大、此电压值大于保护器的整定值时,过载回路工作,RC延时电路经过一定的(可调)延时,驱动出口继电器动作,使接触器切断主回路。欠压及缺相保护等功能部分,工作原理基本相同。

3 系统功能

北京11选5    (1)保护功能

    电机保护器可实现对电机的综合保护,其具体功能有接地保护、断相保护、短路保护、过(轻)负荷保护、不平衡过负荷保护、堵转保护、低电压和过电压保护。当电机正常工作时,保护器通过面板上的液晶显示屏,实时显示电机的工作电流和电压。具有通讯功能的电机保护器在微处理器空闲时定时将采集的信号通过CAN总线传至后台微机。当故障发生时,保护器迅速动作,现场保存故障类型、时间以及电机运行参数,随后通过CANBUS网络向后台监控机报告。    

   (2)在线监测功能。

    控制室操作人员可在后台微机上,完成所有保护器的各种保护整定数据的调阅、修改和整定。同时,在线监测电机的运行负载和供电电源的质量,为及早发现过载和接地故障等,创造了条件。此外,后台微机强大的信息管理功能,可有效记录各台电机的型号、运行方式、和历史维护记录,为保证工艺系统的安全生产、减少事故停车,提供了可靠依据。

4 选用原则

    (1)电机保护器按结构形式来划分,一般分为一体式和分体式两种。

    前者是独立的整体,故适合于固定柜安装,如老式开关柜或GGD柜改造,可将保护器直接固定在安装面板上,通过馈出电缆穿芯即可。后者由于互感器部分与显示部分分为两体,可在一定范围内任意安置,故非常适合于新型的抽屉式开关柜安装。

北京11选5    我们在工程实践中由于普遍采用了新型的多米诺式或GCK系列低压抽屉式开关柜,因而创造性的将显示表头嵌入式的安装在开关抽屉的活动面板内,这样既简化了柜内接线、又方便了系统随时调整、设定参数和显示、监控,同时数字化的显示面板也增添了柜面的统一性和美观性;使得配电室内的设备运行情况及故障状态一目了然,极大的方便了系统巡视和检修维护。

    (2)电机保护器按额定工作电压及电流范围来划分,可分为AC380V、AC220V两种;对应量程为1-10A、5-50A、10-100A、20-200A、40-40A等若干等级,使用时按照电机的控制回路工作电压及负载的额定电流选用相应的量程范围即可。

    在工程应用中,由于化工装置大型电机较多,为方便互换及减少备件的种类,对于110KW及以上的电机,我们采用在主回路装设(口/5)电流互感器的方式,将一次电流变为小于5A的二次电流,再接入量程为6A的电机保护器,使大型设备也得到了有效的控制和保护。

     (3)具备RS-485通讯接口的电机保护器配置时,可根据工艺以及DCS系统连锁的实际需要合理安排。

    在5万吨粒碱工程的设计上,由于装置的自动化控制要求较高,所以我们提出了对电机保护器的通讯要求,为电气操作及工艺控制人员通过微机系统在线浏览生产负荷和包装机的工作情况,及时调整生产进度、预防突发事故,做出了重大贡献。

5 部分工程应用实例

北京11选5    由于我公司选用的多是浙江苍南双华电器公司出品的JDB系列电机保护器。该产除具备一般保护器的功能外,还具有延时自起动等功能。故以该系列产品为例,介绍一下电机保护器在我公司的工程应用情况。

    •    JDB92一体式电机保护器在160KW氯气鼓风机配电回路改造中的应用

JDB92电动机保护器接线图

    如图2所示,1、2端子为保护器故障自保持电源,3、4端子为保护接点,5为工作电源端子。由于电机电流较大,故通过300/5的CT转换,将二次电流通过保护器穿芯来实现。若保护器动作,则故障报警或跳开主接触器KM,同时电机保护器自保持并显示故障状态,直至操作人员现场按停车按钮SB1复归为止。该型产品不具备微机通讯功能。

    •    可通讯的JDB-2K分体式电机保护器在粒碱装置30KW碱泵抽屉式配电回路中的应用

JDB-2K电动机保护器接线图

    如图3所示,互感器部分与本体之间通过屏蔽线相连,本体的1、2端子为保护器工作电源,3、4端子为常闭保护接点,5、端子为常开报警输出,7、8端子为漏电零序CT接点,9、10端子为485通讯接口,通过两芯屏蔽双绞线汇总到电气控制室后台计算机的专用通讯接口卡,实现远程监控。若保护器动作,则故障报警或跳开主接触器KM,同时电机保护器自保持并显示故障状态,直到运行人员查明故障后,在后台计算机或电机保护器的面板上按复位键后,机内的出口继电器才可以复位,为再次开车做好准备。这一点与JDB92有所不同,在保护接线时一定要注意。

    另外,在工程使用过程中,针对不同的控制对象,我们利用电机保护器配合各种接触器,不仅实现了小功率电机的全压起动、还配合电流互感器实现了大功率电机的星三角起动和自耦降压起动,为生产系统的稳定运行提供了可靠的技术保障。    

6.1工程经验

    结合我们六年多的电机保护器使用经验,现总结如下:

北京11选5    •    在实际使用过程中,应注意严格按照电机的额定电流来选择保护器,防止人为放大和缩小保护范围;避免由于量程太大或太小而造成的测量误差。

    •    由于多数低压电机的功率小于110KW,考虑到备品备件的互换性,我们选用的多为200A以下量程的保护器,这样既保证了保护精度,又避免了由于备件规格过多而给生产带来的不便。

    •    由于分体式保护器,显示头部与电流互感器部分分离,应特别注意按出厂编号配对使用,以保证控制精度,不容许交叉使用。

    6.2当然,该产品也存在一定的缺陷和不足,如能在以下几方面有所改进,相信其设计将更为完善和科学:

    •    对于分体式保护器,推荐使用国外先进的免螺丝安装方式(或拤扣式),方便现场故障处理和快速更换。

    •    完善生产工艺,保证分体式保护器的互感器部分的通用性,使之在同型号产品间可与任意显示部分互换。

    •    对现场和后台计算机上保护参数的设定,应增设密码;防止非运行人员意外修改。巡检人员无权调用。

    •    改进分体式保护器显示部分与互感器的通讯方式,如改为RS485形式,将更加方便现场安装调试。

7 结束语:

    电机保护器这种新型电子产品,98年首次在锦化集团使用,一直运行良好,对各种故障类型均进行了准确的报警显示,有效的防止了电机意外烧毁的发生,为公司节约了大量的资金。因此,广泛的采用电动机智能保护器,不但可以提高工艺控制的准确性、科学性,降低事故率,而且对于提高电气控制系统的自动化水平和发展国民经济,也必将起到积极的推动作用。

参考文献 《电机拖动基础》,机械出版社出版 《JDB-2K电动机智能保护器》说明书。

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