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      江蘇安科瑞電器制造有限公司

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      ARD2F智能型電動機保護器在某水泥廠的應用

      發布時間:2022-04-01瀏覽次數:142返回列表

      安科瑞 崔庭宇/安科瑞 李雨軒

      摘要:電機設備是水泥企業廣泛使用的動力裝置,水泥生產企業屬于高能耗、高污染、設備連續運行的行業。電機作為水泥工業設備的動力源,其安全、穩定、可靠的運行對水泥工業的穩定生產起著至關重要的作用。本文全面介紹了Acrel ARD2F智能電動機保護器在水泥廠的實際應用,闡述了ARD2F智能電動機保護器的特點及其智能保護、測量、控制和通信,供工程設計參考

      關鍵詞:水泥、電動機保護、智能化、通訊

      一、 引言

      隨著現代水泥工業生產規模的擴大,生產設備越來越大,驅動電機的功率也越來越大。水泥廠的生產工藝復雜??筛爬樯现苽洌ㄒ淮畏勰ィ?、熟料煅燒(一次煅燒)和水泥粉磨(二次粉磨)。因此,低壓電機作為水泥生產過程中常見的單元,數量眾多,類型復雜。隨著科學技術的不斷進步和過程控制流程的不斷完善,特別是為了滿足自動化生產的要求,迫切需要開發和改進電機控制和保護設備,以實現遠程控制、遙測、遠程調節、自動控制等功能,全自動生產過程和大型機械設備的故障診斷和集中控制。

      水泥生產項目規模較大,生產環境較差,粉塵污染嚴重。由于生產工藝的限制,其工作場所通風條件差,環境溫度高。此外,還需要設置大量工作站,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,但這些工作站使用大量低壓電機來控制其他設備的運行。由于通信功能不靈活、儀表功能單一等條件的限制,單純使用電壓表、電流表、電度表和頻率表已不能滿足電廠設備自動化生產的要求。水泥行業的生產過程具有長期運行的特點。一旦啟動,在沒有特殊情況的前提下不會關閉?,F代大型水泥企業的年開工率很高,這就需要高質量、可靠的電氣設備來保證其生產過程的連續性。一旦故障停機將造成巨大的經濟損失。智能電機保護器可實現電機的重載啟動和溫度保護。提供多種測控功能和控制方式,能滿足水泥生產過程中電機設備的整體保護和控制要求。不僅可以提高電機設備的運行能力,延長電機設備的使用壽命,而且可以提高企業的生產效率,節約能源。本文以ARD2F智能型電動機保護器在水泥生產中的實際應用進行具體介紹。

      二、水泥生產對保護器的功能要求

      水泥行業的電動機是一種大容量、高負荷的連續運行設備。如果電機長期承受大負載,繞組上的溫度會升高過高,從而降低絕緣性能,甚至損壞絕緣,縮短電機的使用壽命。因此,水泥生產過程中對電機設備的可靠性、穩定性和功能要求很高。在生產運行或設備檢修過程中,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,導致定轉子產生摩擦;

      2)軸承損壞:由于軸承裝配不當、定/轉子鐵心軸向錯位或重新對轉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:電動機發生堵轉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,將會導致電動機繞組燒毀;

      2)繞組短路或接地:匝間短路的主要原因是電機溫度異常升高而導致的,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部繞組匝間短路或電動機維修時線圈匝數錯誤或接線錯誤等。

      因此,對某水泥廠電機設備進行合理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

      保護器采集電路中的三相交流電流、三相交流電壓、剩余電流、PTC熱阻值、電機電能等功率參數,以及電機運行過程中的各種運動狀態,由保護器內部進行處理和計算,實現過載反時限、過載定時限、接地、,啟動超時、漏電、欠載、缺相、堵轉、閉鎖、短路、過流不平衡(電流、電壓)、過功率、欠功率、過壓、欠電壓、相序、溫度、te時間、外部故障、啟動次數限制、運行時間報警、故障次數報警等全面綜合保護,以確保水泥廠生產工作的安全連續運行。

      2)及時排除電動機運行故障功能

      水泥生產現場電動機運行過程中通過電動機保護器對電機設備進行檢測,當電動機出現狀況時應及時發出報警信號,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,保證故障發生時電機設備動作的可靠性和靈敏性。

      3)對現場各設備進行遠程監測功能

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

      三、應用案

      水泥生產過程較多,因此,保護器應合理應用于電機保護設備的控制電路中,以滿足水泥廠大型控制系統的要求。水泥廠控制系統通過PROFIBUS-DP通訊接口與PC機、接觸器、電機等設備構成控制系統。工程師通過監控計算機和生產管理軟件完成整個系統設備的數據采集、處理、顯示和監控功能,在滿足權限和邏輯的情況下,通過遠程控制軟件對現場相應的電機設備進行控制。

       

       

      1  現場安裝照片

      水泥廠采用保護器作為電機保護和控制電路,取代熱繼電器作為電機的過載保護和控制元件,利用的通信技術實現水泥生產中電機設備控制的自動化。90L顯示模塊嵌入并安裝在開關抽屜的活動面板中,以簡化水泥廠控制柜內的接線,使配電室內設備的運行和故障狀態清晰可見,便于工程師隨時調整系統、設置參數和顯示、監視、維修和維護。將ARD2F保護器應用于某水泥廠生產線電機設備的控制回路,實現水泥廠對電機保護的要求。如圖2是ARD2F智能型電動機保護器應用于某水泥廠電動機設備控制回路工作原理圖:

       

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

      由于現代水泥廠使用的大型電機設備較多,110KW及以上電機的主電路中安裝了電流互感器??紤]到不同的水泥生產工藝和企業投入的資金,電機需要不同的啟動方式。ARD2F智能電機保護器提供靈活的聯鎖功能,實現直接啟動、雙向啟動、星/三角啟動、自耦變壓器啟動等,使水泥廠大型設備的電機得到合理的保護和控制。

      四、ARD2F產品介紹

      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現場通訊需求。

       

      該產品采用分體式結構,由主體、顯示單元、互感器組成,可適應各種柜體的安裝。

      技術參數

      技術參數

      技術指標

      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)

      6.3A(1.6A-6.3A)

      25(6.3A-25A)

      100(25A-100A)

      250(63A-250A)

      800(250A-800A)

      繼電器輸出觸點容量

      阻性負載

      AC250V、10A

      開關量輸入

      9路無源干結點(可選配有源DC110V、DC220V、AC220V輸入)

      通訊

      RS485 Modbus_RTU,Profobus_DP協議

      環境

      工作溫度

      -10oC~55oC

      貯存溫度

      -25oC~70oC

      相對濕度

      ≤95﹪不結露,無腐蝕性氣體

      海拔

      ≤2000m

      污染等級

      3級

      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級

       

      功能特點

      ■  支持基波和全波電力參數測量(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、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、起動次數限制、運行時間報警、故障次數報警。

      ■  9路可編程DI輸入,默認采用內置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主站對電動機的遙控“起/?!?。

      ■  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,支持不超過2路通訊接口。

      ■  可選配1路DC4-20mA模擬量輸出接口,與DCS系統相接,可實現對現場設備的監控。

      ■  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、結束語

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

      參考文獻:

      1)企業微電網設計與應用手冊.2020.6

      2)GB 14048.4-2020 《低壓開關設備和控制設備第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)》

      3)JB/T 10736-2007 《低壓電動機保護器》

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