智能電動(dòng)機(jī)保護(hù)控制器在水泥行業(yè)的應(yīng)用

    水泥廠過(guò)去一直釆用熱繼電器作為電動(dòng)機(jī)的過(guò)載保護(hù)和控制元件,但由于元件質(zhì)量和工藝的限制,已無(wú)法滿足日益發(fā)展的工藝自動(dòng)化的要求。為此,我們選擇了一種新型的電動(dòng)機(jī)智能保護(hù)器(簡(jiǎn)稱為電機(jī)保護(hù)器),作為電動(dòng)機(jī)的保護(hù)元件,并**了一定的使用經(jīng)驗(yàn)。釆用電機(jī)綜合保護(hù)裝置,不但有效**了電機(jī)的安全運(yùn)行,取代了原有釆用熱繼電器方案,而且利用可靠的通訊技術(shù),實(shí)現(xiàn)了部分電機(jī)控制的自動(dòng)化。

    原有熱繼電器結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、成本低、體積小、使用方便,但保護(hù)功能單一、精度低、動(dòng)作不穩(wěn)定,*誤動(dòng)作或拒動(dòng),不能實(shí)現(xiàn)集中監(jiān)控,一些電機(jī)智能裝置的生產(chǎn)企業(yè)經(jīng)多年的努 力,生產(chǎn)并推廣使用了智能型電動(dòng)機(jī)控制器及保護(hù)器監(jiān)控管理系統(tǒng)。

    下面就電動(dòng)機(jī)保護(hù)器的應(yīng)用作一簡(jiǎn)單介紹。

    1 電動(dòng)機(jī)保護(hù)器及其監(jiān)控系統(tǒng)

    1.1電機(jī)保護(hù)器的工作原理

    1.1.1保護(hù)器的硬件設(shè)置

    電動(dòng)機(jī)保護(hù)器帶有標(biāo)準(zhǔn)485接口,采用MODBUS規(guī)約,亦可選配PROFIBUS-DP接口,便于用戶組網(wǎng)??煞奖愕貥?gòu)成集中式、集散式和分布式控制系統(tǒng),可以通過(guò)增加模擬量輸出模塊,輸出4?20mA模擬量信號(hào)給 DCS系統(tǒng),便于用戶集中控制。保護(hù)器基于微處理器技術(shù),釆用模塊化設(shè)計(jì)結(jié)構(gòu),產(chǎn)品體積小,結(jié)構(gòu)緊湊,方便安裝,在低壓控制終端柜和1/4模數(shù)及以上各種抽屜柜中可直接安裝使用??膳c低壓斷路器、接觸器、電動(dòng)機(jī)等電器元件構(gòu)成電動(dòng)機(jī)控制保護(hù)單元。并提供靈活的聯(lián)鎖功能,實(shí)現(xiàn)直接保護(hù)、電阻降壓、三角形等多種啟動(dòng)方式。

    保護(hù)器主要由主體模塊和各種輔助模塊組成,主體模塊完成測(cè)量、保護(hù)等主要功能,輔助模塊是與主體模塊相配合,主要有顯示模塊、外置電流互感器、外置漏電互感器等。

    1.1.2保護(hù)器的顯示和主體模塊

    顯示模塊:基于LPC2134(arm7)平臺(tái),通過(guò)人機(jī)界面顯示測(cè)量和設(shè)定參數(shù),并能對(duì)部分參數(shù)進(jìn)行設(shè)置操作,查看運(yùn)行的工況,故障信息、報(bào)警 信息,顯示模塊釆用液晶顯示方式。主體顯示部分由點(diǎn)陣式液晶組成,并使用全中文菜單。

    主體模塊:它由電流、電壓、溫度 采樣電路、端子按鈕釆集電路、DSP、出口繼電器、顯示接口、通訊等幾個(gè)部分組成。釆用交流釆樣技術(shù):可以采樣10倍的電流值,采用雙看門(mén)狗設(shè)計(jì)、性能優(yōu)越數(shù)字信號(hào)處理器(DSP)可擴(kuò)展和集成度高,其中軟件分為電壓、電流、溫度、漏電、接觸器等DI狀態(tài)采集,通過(guò)采集電流、電壓、漏電、熱電阻,并根據(jù)電機(jī)特性和 設(shè)定的運(yùn)行方式計(jì)算電機(jī)的運(yùn)行工況,并且根據(jù)設(shè)定的保護(hù)定值判斷是否做保護(hù)還是報(bào)警提示,當(dāng)保護(hù)事件 發(fā)生的時(shí)候及時(shí)切斷電源并存儲(chǔ)供 查詢。對(duì)顯示模塊提供通訊接口,對(duì) 外提供modbus .profibus通訊接口。硬件上通過(guò)電流互感器非接觸采集電 機(jī)電流,電壓,接觸器狀態(tài),電機(jī)溫度 等信號(hào),并通過(guò)邏輯判斷決定是否實(shí) 行報(bào)警,跳閘保護(hù),并提供靈活的聯(lián)鎖功能。

    原理框圖見(jiàn)圖1。



    1.1.3保護(hù)器的功能

    溫度保護(hù)、過(guò)(欠)載保護(hù)、過(guò) (欠)壓保護(hù)、頻率保護(hù)、斷相保護(hù)、相 序保護(hù)、不平衡保護(hù)、堵轉(zhuǎn)、漏電、接地保護(hù)等,端子功能可編程。

    1.2監(jiān)控管理系統(tǒng)工作原理

    1.2.1系統(tǒng)結(jié)構(gòu)圖(圖2)



    1.2.2系統(tǒng)工作原理

    profibus總線:德國(guó)國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)DIN 19245和歐洲標(biāo)準(zhǔn)E**717O的現(xiàn)場(chǎng)總線標(biāo)準(zhǔn),是一種不依賴廠家的開(kāi)放式現(xiàn)場(chǎng)總線標(biāo)準(zhǔn),釆用Profibus的標(biāo)準(zhǔn)后,不同廠商所生產(chǎn)的設(shè)備不需要對(duì)其接口進(jìn)行特別調(diào)整就可通信。Profibus現(xiàn)場(chǎng)總線為多主從結(jié)構(gòu),通訊速率可以達(dá)到12M。

    modbus總線:modbus是低成本的通用、低速現(xiàn)場(chǎng)總線標(biāo)準(zhǔn)。

    其中modbus總線的保護(hù)器通過(guò)通訊管理機(jī)接入監(jiān)控網(wǎng)絡(luò),profibus總線直接接入服務(wù)器網(wǎng)絡(luò),服務(wù)器與工程師站、操作員站通過(guò)交換機(jī)連接在同一個(gè)網(wǎng)絡(luò)內(nèi)。

    服務(wù)器通過(guò)現(xiàn)場(chǎng)總線采集各電 機(jī)的運(yùn)行工況,并為工程師站和操作員站提供服務(wù)。

    1.2.3系統(tǒng)特點(diǎn)

    (1)系統(tǒng)拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)直觀顯示。

    (2)各電機(jī)的運(yùn)行工況顯示:溫 度、電流、電壓、零序電流、不平衡度、 功率、頻率、電能、接觸器狀態(tài)、保護(hù) 器的各個(gè)報(bào)警信息。

    (3)各電機(jī)保護(hù)整定數(shù)據(jù)的調(diào)

    閱、修改和整定。

    (4)完善的數(shù)據(jù)存儲(chǔ)機(jī)制,可以 查看各設(shè)備的管理信息和報(bào)警、故障信息。

    (5)運(yùn)行分析(歷史數(shù)據(jù)、實(shí)時(shí)數(shù) 據(jù)、潮流曲線)、電能統(tǒng)計(jì)、供電質(zhì)量分析、負(fù)載分析可及早發(fā)現(xiàn)過(guò)載和接地等故障。

    (6)多媒體報(bào)警及故障追憶。

    (7)故障未發(fā)生時(shí)提前報(bào)警。

    (8)采用高速profbus總線,數(shù)據(jù)采集及時(shí);采用modbus總線,成本低廉。

    2 選用原則

    (1)電機(jī)保護(hù)器按結(jié)構(gòu)形式來(lái)劃 分,一般分為一體式和分體式兩種。

    前者是獨(dú)立的整體,適合于固定柜安裝,如老式開(kāi)關(guān)柜或GGD柜改造,可將保護(hù)器直接固定在安裝面板上,通過(guò)饋出電纜穿芯即可。后者由于互感器部分與顯示部分分為兩體, 可在一定范圍內(nèi)任意安置,故非常適合于新型的抽屜式開(kāi)關(guān)柜安裝。

    在工程實(shí)踐中由于普遍釆用了新型的多米諾式或GCK系列低壓抽屜式開(kāi)關(guān)柜,因而將顯示表頭嵌入安 裝在開(kāi)關(guān)抽屜的活動(dòng)面板內(nèi),這樣既簡(jiǎn)化了柜內(nèi)接線,又方便了系統(tǒng)隨時(shí) 調(diào)整、設(shè)定參數(shù)和顯示、監(jiān)控。同時(shí)數(shù)字化的顯示面板使得配電室內(nèi)的設(shè) 備運(yùn)行情況及故障狀態(tài)一目了然,大大方便了系統(tǒng)巡視和檢修維護(hù)。

    (2)電機(jī)保護(hù)器按額定工作電壓及電流范圍來(lái)劃分,可分為AC380V、AC220V兩種;對(duì)應(yīng)量程為6A、60A 等級(jí),使用時(shí)按照電機(jī)的控制回路工作電壓及負(fù)載的額定電流選用相應(yīng)的量程范圍即可。

    在工程應(yīng)用中,現(xiàn)代水泥工廠采用大型電機(jī)較多,為方便互換性及減少備件的種類,對(duì)于110KW及以上的電機(jī),一般均釆用在主回路裝設(shè) (口/5)電流互感器的方式,將一次電流變?yōu)樾∮?A的二次電流,再接入量程為6A的電機(jī)保護(hù)器,使大型設(shè)備的電機(jī)也得到了有效控制和保護(hù)。

    3 安科瑞電動(dòng)機(jī)保護(hù)器介紹

    安科瑞ARD3 智能型電動(dòng)機(jī)保護(hù)器是一種電機(jī)保護(hù)與控制的設(shè)備,適用于額定電壓至 AC 690V、額定電流至 AC 800A、額定頻率為 50/60Hz 的電動(dòng)機(jī)。產(chǎn)品體積小,結(jié)構(gòu)緊湊,安裝方便,在低壓控制終端柜和 1/4 模數(shù)及以上各種抽屜柜中可直接安裝使用,提高了控制回路的可靠性和自動(dòng)化水平。



    ARD3 采用模塊化的產(chǎn)品結(jié)構(gòu)形式,包括主體控制模塊、互感器模塊和顯示模塊,并可根據(jù)需要選配其他功能模塊,與接觸器、電動(dòng)機(jī)起動(dòng)器等電器元件一起構(gòu)成電動(dòng)機(jī)控制保護(hù)單元,保護(hù)器具有遠(yuǎn)程自動(dòng)控制、現(xiàn)場(chǎng)直接控制、面板指示、信號(hào)報(bào)警、現(xiàn)場(chǎng)總線通信等功能。用戶在現(xiàn)場(chǎng)安裝時(shí),主體控制模塊采用標(biāo)準(zhǔn)導(dǎo)軌方式安裝,顯示模塊采用嵌入式安裝。

    ARD3智能型電動(dòng)機(jī)保護(hù)器集成了電流互感器,測(cè)量功能分為基本測(cè)量(電流參數(shù))和增選測(cè)量(電壓、功率、相序、剩余電流(漏電流)),同時(shí)具有起動(dòng)**時(shí)、過(guò)載、堵轉(zhuǎn)、阻塞、欠載、斷相、不平衡、剩余電流(接地/漏電)、溫度、外部故障、相序、 過(guò)壓、欠壓、欠功率、過(guò)功率、tE時(shí)間等電動(dòng)機(jī)綜合保護(hù)功能。輔助電源支持 AC 85V~265V/DC 110V~350 或 AC 380V±10%(需另配 380V 電源模塊)。 9 路 DI 無(wú)源干節(jié)點(diǎn)輸入,信號(hào)電源采用內(nèi)置 DC24V 電源。5 路 DO 輸出,滿足直接起動(dòng),星—三角起動(dòng),自耦變壓器起動(dòng),軟起動(dòng)等多種起動(dòng)方式,通過(guò)通訊總線可實(shí)現(xiàn)遠(yuǎn)程主站對(duì)電動(dòng)機(jī)進(jìn)行實(shí)時(shí)遙控“起/停”操作。抗晃電確保電動(dòng)機(jī)運(yùn)行不間斷,重起動(dòng)功能在短時(shí)欠壓、失壓時(shí)用于電動(dòng)機(jī)分批重起。具有標(biāo)準(zhǔn)的 RS-485 通訊接口,采用 Modbus_RTU、Profibus_DP 通訊協(xié)議,保證了上位機(jī)通訊的快速可靠。具有DC4-20mA 模擬量輸出接口,直接與 DCS 系統(tǒng)相接,可實(shí)現(xiàn)對(duì)現(xiàn)場(chǎng)設(shè)備的監(jiān)控。具有系統(tǒng)時(shí)鐘和 20 次故障記錄功能,系統(tǒng)時(shí)鐘記錄當(dāng)前時(shí)間(日、時(shí)、分、秒),故障記錄功能記錄故障原因。顯示部分采用全中文液晶顯示。AED3可以替代各種電量表、信號(hào)燈、熱繼電器、電量變送器等常規(guī)元件,減少了柜內(nèi)電纜連接及現(xiàn)場(chǎng)施工量,其運(yùn)行可靠性以及功能綜合性的性價(jià)比也遠(yuǎn)**傳統(tǒng)方案 ,該產(chǎn)品可適用于煤礦、石化、冶煉、電力、船舶、以及民用建筑等各領(lǐng)域。

    4 結(jié)束語(yǔ)

    綜上所述,電動(dòng)機(jī)保護(hù)器及監(jiān)控系統(tǒng)在水泥企業(yè)得到越來(lái)越廣泛的使用,這對(duì)預(yù)防與杜絕電機(jī)燒毀,降低生產(chǎn)成本,確保設(shè)備運(yùn)轉(zhuǎn)起著很重要的作用。


    江蘇安科瑞電器制造有限公司專注于導(dǎo)軌電能表,有源濾波柜,工礦用電監(jiān)管,電動(dòng)機(jī)保護(hù)器廠家,環(huán)保用電監(jiān)測(cè),物聯(lián)網(wǎng)電表,一體式電動(dòng)機(jī)保護(hù)器,油煙在線監(jiān)控,智能電動(dòng)機(jī)保護(hù)器等

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