|
摘要：本文著重介紹安科瑞電氣有限公司的ARD智能型電動(dòng)機(jī)控制器在低壓電動(dòng)機(jī)保護(hù)、通訊等方面的應(yīng)用，供工程設(shè)計(jì)中參考。
關(guān)鍵詞：低壓電動(dòng)機(jī)保護(hù)、通訊。
一、概述：
在現(xiàn)代的工業(yè)過(guò)程中，電動(dòng)機(jī)作為一種拖動(dòng)的機(jī)械，成為所有動(dòng)力機(jī)械的不可缺少的設(shè)備。隨著科學(xué)技術(shù)的不斷進(jìn)步，計(jì)算機(jī)技術(shù)和網(wǎng)絡(luò)技術(shù)不斷的完善，迫切需要開(kāi)發(fā)和完善電動(dòng)機(jī)控制與保護(hù)設(shè)備，從而實(shí)現(xiàn)對(duì)生產(chǎn)過(guò)程和大型機(jī)械的遙信、遙測(cè)、遙調(diào)、遙控、故障診斷以及集中監(jiān)測(cè)等功能。
化工行業(yè)是我國(guó)的重要的基礎(chǔ)行業(yè)，在國(guó)民經(jīng)濟(jì)中具有重要的戰(zhàn)略地位。行業(yè)特點(diǎn)本身特點(diǎn)為易燃易爆的工作場(chǎng)合較多，屬于事故多發(fā)行業(yè)，化工行業(yè)滿負(fù)荷、大通量連續(xù)的運(yùn)轉(zhuǎn)，因而對(duì)電動(dòng)機(jī)使用的可靠性和穩(wěn)定性要求極高，一旦發(fā)生故障，必須馬上找出故障原因及時(shí)排除，以保證連續(xù)的生產(chǎn)。
江蘇某化工企業(yè)經(jīng)過(guò)多年嘗試和反復(fù)實(shí)踐試用，最終選擇了一種新型ARD智能型電動(dòng)機(jī)控制器，作為電動(dòng)機(jī)的保護(hù)元件，并取得了一定的使用經(jīng)驗(yàn)。特別是該企業(yè)在25萬(wàn)噸/年苯乙烯項(xiàng)目中，在低壓配電系統(tǒng)中使用了ARD智能型電動(dòng)機(jī)控制器，不但有效的降低了電動(dòng)機(jī)的故障發(fā)生率，徹底取代了熱繼電器，同時(shí)利用先進(jìn)的計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)技術(shù)和通訊技術(shù)，實(shí)現(xiàn)了全廠電動(dòng)機(jī)的自動(dòng)化控制，并取得了顯著的經(jīng)濟(jì)效益。
二、苯乙烯廠對(duì)電動(dòng)機(jī)控制器的要求
該化工企業(yè)生產(chǎn)從粗苯加氫開(kāi)始，粗苯加氫生產(chǎn)出的苯用于生產(chǎn)苯乙烯、順酐、富馬酸，該企業(yè)屬易燃易爆、大通量、滿負(fù)荷的連續(xù)運(yùn)轉(zhuǎn)性生產(chǎn)企業(yè)。該公司的低壓廠用電系統(tǒng)中的許多電機(jī)在工藝要求上是不允許跳閘停車(chē)的，部分關(guān)鍵電機(jī)一旦跳閘停機(jī)，將可能造成整個(gè)工藝癱瘓等事故，不但給企業(yè)帶來(lái)巨大的經(jīng)濟(jì)損失，而且容易造成人員傷亡。
在實(shí)際運(yùn)行中，當(dāng)電動(dòng)機(jī)發(fā)生故障需及時(shí)查找原因并排除故障，這時(shí)靠人到現(xiàn)場(chǎng)查找原因當(dāng)然也可以，只是要花費(fèi)很長(zhǎng)時(shí)間，而采用ARD智能型電動(dòng)機(jī)控制器的通訊功能在最短的時(shí)間內(nèi)發(fā)出報(bào)警指令告知電氣工程師，到現(xiàn)場(chǎng)后通過(guò)ARD智能型電動(dòng)機(jī)控制器的故障記錄功能可以很容易找到故障原因及時(shí)恢復(fù)生產(chǎn)；
所以苯乙烯廠對(duì)電動(dòng)機(jī)兩大必不少要求如下：
1．電動(dòng)機(jī)保護(hù)、故障記錄功能。
2．通訊功能。
三、智能型電動(dòng)機(jī)控制器的描述
ARD智能型電動(dòng)機(jī)控制器是最近十幾年才發(fā)展起來(lái)的一種新型數(shù)字式低壓綜合電動(dòng)機(jī)保護(hù)裝置。它集成了過(guò)載、欠（輕）載、阻塞/堵轉(zhuǎn)、三相電流不平衡等保護(hù)功能；還集成了測(cè)量、故障記錄、控制（直接起動(dòng)、雙向起動(dòng)、雙速起動(dòng)、星三角起動(dòng)、抗晃電起動(dòng)、欠壓失壓重起動(dòng)）等功能。
該裝置具有控制精度高、節(jié)電、保護(hù)動(dòng)作靈敏、工作可靠等優(yōu)點(diǎn)，是替代熱繼電器的理想產(chǎn)品。
其基本工作原理如下圖:
.jpg)
（1）保護(hù)功能
ARD智能型電動(dòng)機(jī)控制器具有過(guò)載、欠（輕）載、阻塞/堵轉(zhuǎn)、三相電流不平衡、起動(dòng)加速超時(shí)、接地/漏電、欠/過(guò)壓、欠功率等保護(hù)功能。
ARD裝置通過(guò)裝在柜門(mén)上的顯示模塊，實(shí)時(shí)的顯示當(dāng)前電動(dòng)機(jī)的運(yùn)行情況和三相電流；當(dāng)電動(dòng)機(jī)發(fā)生任一故障時(shí)，裝置延時(shí)一段時(shí)間后斷開(kāi)主接觸器，電動(dòng)機(jī)停車(chē)，顯示模塊上實(shí)時(shí)顯示當(dāng)前發(fā)生的故障信息（故障原因、故障時(shí)間、故障時(shí)電動(dòng)機(jī)電流電壓值）。
帶通訊功能時(shí)還可以通過(guò)通訊將保護(hù)數(shù)據(jù)實(shí)時(shí)傳送到計(jì)算機(jī)后臺(tái)系統(tǒng)中進(jìn)行監(jiān)控管理。
ARD智能型電動(dòng)機(jī)控制器的漏電保護(hù)功能在化工行業(yè)中有非常重要的使用價(jià)值，它解決了電氣維護(hù)人員經(jīng)常到電動(dòng)機(jī)旁用“搖表”測(cè)絕緣的問(wèn)題，既保證了電動(dòng)機(jī)設(shè)備的安全，又保證了生產(chǎn)連續(xù)運(yùn)行。
（2）測(cè)量功能
ARD智能型電動(dòng)機(jī)控制器可以對(duì)當(dāng)前電動(dòng)機(jī)回路的三相電流、三相電流不平衡、接地電流、電壓、功率、功率因數(shù)、頻率、電能進(jìn)行測(cè)量，并且實(shí)時(shí)的在盤(pán)柜的顯示模塊上顯示。帶通訊功能時(shí)可通過(guò)通訊將實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)傳送到計(jì)算機(jī)后臺(tái)或者SCADA系統(tǒng)中進(jìn)行監(jiān)控管理。
(3）控制功能
ARD智能型電動(dòng)機(jī)控制器可以滿足各種起動(dòng)方式，如直接起動(dòng)、雙向起動(dòng)、雙速起動(dòng)、星三角起動(dòng)、自耦變壓器降壓起動(dòng)和晃電、欠壓失壓重起動(dòng)控制方式。
ARD智能型電動(dòng)機(jī)控制器支持9路開(kāi)關(guān)量輸入，5路繼電器輸出，可以在盤(pán)柜上方便的進(jìn)行起、停、調(diào)試等工作，帶通訊功能時(shí)還可以通過(guò)計(jì)算機(jī)后臺(tái)實(shí)現(xiàn)“四遙”功能，對(duì)電動(dòng)機(jī)進(jìn)行監(jiān)視管理。
（4）在線監(jiān)視功能
電氣工作師站操作人員可以在后臺(tái)系統(tǒng)上，完成所有保護(hù)整定數(shù)據(jù)的查看、修改設(shè)定。并且可在線監(jiān)測(cè)電動(dòng)機(jī)的運(yùn)行情況和供電電源的質(zhì)量，及早的發(fā)現(xiàn)問(wèn)題。同時(shí)后臺(tái)系統(tǒng)強(qiáng)大的管理功能可以有效的實(shí)時(shí)記錄各臺(tái)電動(dòng)機(jī)的型號(hào)、歷史維護(hù)記錄、故障波形，為保證工藝系統(tǒng)的安全生產(chǎn)提供了有力的依據(jù)。
四、選用ARD智能型電動(dòng)機(jī)控制器帶來(lái)好處
（1）安裝方便易于現(xiàn)場(chǎng)巡檢
按安裝形式分：ARD智能型電動(dòng)機(jī)控制器分為一體式和分體式兩種。
目前使用MCC馬達(dá)控制中心柜大多采用的是抽屜柜，少數(shù)采用控制箱。
分體式安裝是由ARD裝置主體、顯示模塊組成；一體式安裝是ARD裝置主體、顯示模塊是一體的。
在實(shí)際工程中普通采用的是分體式安裝，把顯示模塊安裝在比如MNS抽屜柜面板上，這樣既簡(jiǎn)化了開(kāi)關(guān)柜內(nèi)的接線，又實(shí)現(xiàn)了即插即用功能（用戶可在線更換顯示模塊）。通過(guò)這樣設(shè)計(jì)使用戶在使用時(shí)對(duì)當(dāng)前的電機(jī)運(yùn)行狀態(tài)一目了然，大大的方便了用戶的巡視和維護(hù)。
對(duì)那些電動(dòng)機(jī)要求不高的地方，也可采用一體式安裝的產(chǎn)品。
（2）通訊組網(wǎng)便于后臺(tái)管理
在化工行業(yè)的工程中，對(duì)電動(dòng)機(jī)設(shè)備的自動(dòng)化要求較高， ARD智能型電動(dòng)機(jī)控制器提供了RS-485通訊（Modbus-Rtu通訊協(xié)議）接口，為電氣操作與工藝控制人員通過(guò)計(jì)算機(jī)后臺(tái)在線瀏覽生產(chǎn)情況提供了方便。
把所有的ARD智能型電動(dòng)機(jī)控制器、AM5中壓保護(hù)裝置、ACR多功能電力儀表及其它具備通訊協(xié)議的產(chǎn)品并聯(lián)在一起組成現(xiàn)場(chǎng)總線的網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)。如下圖所示，網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)由站控層、通訊層、現(xiàn)場(chǎng)層組成，其中ARD智能型電動(dòng)機(jī)控制器屬于現(xiàn)場(chǎng)層設(shè)備。
.jpg)
ARD智能型電動(dòng)機(jī)控制器聯(lián)到以上的網(wǎng)絡(luò)時(shí)，將給苯乙烯廠的自動(dòng)化帶來(lái)優(yōu)勢(shì)如下：
a. 使系統(tǒng)信息集中
電氣工程師可以通過(guò)抄表的方式采集各個(gè)裝置節(jié)點(diǎn)的參數(shù)，如：電動(dòng)機(jī)電流、電壓、電動(dòng)機(jī)運(yùn)行情況、電能等，有了這些信息用戶便可實(shí)時(shí)對(duì)各個(gè)設(shè)備的電動(dòng)機(jī)運(yùn)行情況進(jìn)行分析處理。
b. 便于管理
通過(guò)自動(dòng)化系統(tǒng)對(duì)各個(gè)段電動(dòng)機(jī)集中采集且把這些數(shù)據(jù)進(jìn)行存儲(chǔ)，自動(dòng)生成各種報(bào)表，如日?qǐng)?bào)，月報(bào)，年報(bào)等，可以對(duì)電動(dòng)機(jī)的時(shí)段運(yùn)行情況進(jìn)行分析，從而為電氣工程師檢查電動(dòng)機(jī)故障提供了有利的數(shù)據(jù)。
c. 進(jìn)一步提系統(tǒng)高可靠性
現(xiàn)場(chǎng)總線的配電系統(tǒng)來(lái)說(shuō)，電動(dòng)機(jī)的保護(hù)功能由分散于現(xiàn)場(chǎng)的ARD智能型電動(dòng)機(jī)控制器來(lái)完成，對(duì)系統(tǒng)網(wǎng)絡(luò)沒(méi)有任何直接的依賴(lài)性，而通過(guò)網(wǎng)絡(luò)可以實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)系統(tǒng)中各個(gè)設(shè)備的保護(hù)運(yùn)行情況，因此架構(gòu)了網(wǎng)絡(luò)的配電系統(tǒng)，其可靠性進(jìn)一步提高。
（3）故障記錄便于現(xiàn)場(chǎng)問(wèn)題分析
在化工行業(yè)中，電動(dòng)機(jī)發(fā)生故障后，應(yīng)及時(shí)的把備用電動(dòng)機(jī)投上而不影響運(yùn)行機(jī)制。對(duì)出現(xiàn)問(wèn)題的電動(dòng)機(jī)應(yīng)及時(shí)處理以確保連續(xù)生產(chǎn)，早期的處理方法需要花大量的人力物力還需要一定的時(shí)間才能分析出來(lái)，不便于應(yīng)用。而ARD智能型電動(dòng)機(jī)控制器強(qiáng)大的故障記錄功能為維護(hù)人員節(jié)省了大量的時(shí)間，提高了生產(chǎn)的效率。
五、工程典型應(yīng)用圖
.jpg)
六、ARD電動(dòng)機(jī)保護(hù)器選型
ARD2F型號(hào)如下所示：
1. ARD2F型號(hào)如下所示：
.jpg)
圖3 ARD2F型號(hào)說(shuō)明
表1 額定電流
|
保護(hù)器額定電流
|
變比設(shè)置
|
互感器一次側(cè)圈數(shù)
|
適用電機(jī)范圍（kW）
|
可整定電流范圍(A)
|
|
1
|
支持
|
5圈
|
0.12-250
|
0.1-999
|
|
5
|
1圈
|
0.12-250
|
0.1-999
|
|
1.6
|
不支持
|
1圈
|
0.12-0.55
|
0.4-1.6
|
|
6.3
|
1圈
|
0.75-2.2
|
1.6-6.3
|
|
25
|
1圈
|
3-11
|
6.3-25
|
|
100
|
1圈
|
15-45
|
25-100
|
|
250
|
1圈
|
55-132
|
63-250
|
|
800
|
1圈
|
160-250
|
250-800
|
表2 額定電流附加說(shuō)明
|
電動(dòng)機(jī)額定功率（kW）
|
電動(dòng)機(jī)額定電流（A）
|
選配保護(hù)器額定電流
|
整定電流范圍（A）
|
|
電動(dòng)機(jī)額定
功率（kW）
|
電動(dòng)機(jī)額定
電流（A）
|
選配保護(hù)器額定電流
|
整定電流范圍（A）
|
|
0.12
|
0.42
|
1.6
|
0.40-1.6
|
30
|
57
|
100
|
25-100
|
|
0.37
|
1
|
1.6
|
0.40-1.6
|
37
|
69
|
100
|
25-100
|
|
0.55
|
1.5
|
1.6
|
0.40-1.6
|
45
|
81
|
100
|
25-100
|
|
0.75
|
2
|
6.3
|
1.6-6.3
|
55
|
100
|
100
|
25-100
|
|
1.1
|
2.5
|
6.3
|
1.6-6.3
|
75
|
135
|
250
|
63-250
|
|
2.2
|
5
|
6.3
|
1.6-6.3
|
90
|
165
|
250
|
63-250
|
|
3
|
6.5
|
25
|
6.3-25
|
110
|
200
|
250
|
63-250
|
|
5.5
|
11
|
25
|
6.3-25
|
132
|
240
|
250
|
63-250
|
|
7.5
|
14.8
|
25
|
6.3-25
|
160
|
285
|
800
|
250-800
|
|
11
|
21
|
25
|
6.3-25
|
200
|
352
|
800
|
250-800
|
|
15
|
28.5
|
100
|
25-100
|
220
|
388
|
800
|
250-800
|
|
18.5
|
35
|
100
|
25-100
|
250
|
437
|
800
|
250-800
|
|
22
|
42
|
100
|
25-100
|
/
|
/
|
/
|
/
|
注：表2數(shù)據(jù)適用于AC400V，50Hz，1500轉(zhuǎn)/分的四極鼠籠式電動(dòng)機(jī)
表3 附加功能代碼
|
附加功能
|
代號(hào)
|
附加功能
|
代號(hào)
|
|
起動(dòng)控制（包含K功能）
|
Q
|
漏電保護(hù)
|
L
|
|
開(kāi)關(guān)量輸入
|
K
|
4～20mA模擬量輸出
|
M
|
|
溫度保護(hù)
|
T
|
失壓重起（抗晃電）
|
SU
|
|
報(bào)警（可編程輸出）
|
J
|
SOE事件記錄
|
SR
|
|
通訊接口
|
Modbus_RTU
|
C
|
電壓功能(相序、功率、功率因數(shù))
|
U
|
|
Profibus_DP
|
CP
|
|
DeviceNet
|
CD
|
tE時(shí)間保護(hù)
|
tE
|
注：1、帶有起動(dòng)控制時(shí)，保護(hù)器最多提供2個(gè)起動(dòng)繼電器用于順序控制外部2個(gè)接觸器的閉合/斷開(kāi)，從而實(shí)現(xiàn)電動(dòng)機(jī)的不同起動(dòng)方式（如Y-?轉(zhuǎn)換起動(dòng)、正反轉(zhuǎn)控制，自耦降壓起動(dòng)等）；
2、溫度保護(hù)的測(cè)量范圍：熱電阻100Ω～30kΩ；
3、對(duì)于無(wú)顯示要求的客戶，必須在一批訂單中訂購(gòu)一個(gè)90FL顯示單元，作為調(diào)試使用。
表4 顯示方式
|
代號(hào)
|
規(guī)格
|
|
90FL
|
LCD液晶顯示模塊尺寸為90×70，開(kāi)孔86×66（單位mm）
|
參考文獻(xiàn)：《ST500智能電動(dòng)機(jī)控制器在堿廠的應(yīng)用》
|
