安(ān)科(kē)瑞 陳聰(cōng)

摘(zhāi)要：電動(dòng)機(jī)設備是(shì)水泥企(qǐ)業(yè)中(zhōng)應用(yòng)廣泛的(dí)動(dòng)力裝置(zhì)，而水泥生產(chǎn)企業(yè)屬於能耗高，汙染(rǎn)大又需要設(shè)備(bèi)連續(xù)不間斷工(gōng)作的(dí)行業(yè)，電(diàn)動機(jī)作(zuò)為水(shuǐ)泥行(háng)業設(shè)備(bèi)的(dí)動(dòng)力(lì)來源(yuán)，其(qí)安全(quán)，穩(wěn)定可(kě)靠的運轉(zhuǎn)對水泥行業(yè)的平(píng)穩生(shēng)產起著至(zhì)關重(zhòng)要的(dí)作用，本(běn)文(wén)綜合介紹(shào)安科瑞(ruì)ARD2F智能型(xíng)電動(dòng)機保護(hù)器(qì)在某水泥廠的實(shí)際應用，並闡(chǎn)述(shù)了(liǎo)ARD2F智能型電(diàn)動(dòng)機保(bǎo)護(hù)器(qì)產品的特點及(jí)其(qí)智(zhì)能化保護，測量(liáng)，控製和通訊(xùn)等(děng)，供(gōng)工(gōng)程(chéng)設計中(zhōng)參考(kǎo)。

關鍵(jiàn)詞：水(shuǐ)泥，電動機(jī)保護(hù)，智(zhì)能化，通(tōng)訊

一， 引言(yán)

隨著(zhuó)現(xiàn)代化水泥(ní)工(gōng)業生產規模增加，生(shēng)產(chǎn)設備也(yě)越(yuè)來(lái)越大型化(huà)，因(yīn)此(cǐ)所(suǒ)需(xū)用的(dí)拖動電動(dòng)機的(dí)功率也(yě)越來(lái)越(yuè)大(dà)。水(shuǐ)泥廠生產(chǎn)工(gōng)藝(yì)流程(chéng)較復雜，可以總(zǒng)結水(shuǐ)泥生(shēng)產過程為(wéi)生(shēng)料製(zhì)備(bèi)（一(yī)磨(mó)），熟(shú)料煅(duàn)燒（一燒），水泥粉磨（二磨）。因(yīn)此(cǐ)，低壓電(diàn)動機(jī)作為水泥(ní)生產過(guò)程(chéng)中(zhōng)常用(yòng)的(dí)機組，數量多，種類(lèi)復(fù)雜，隨著科學技(jì)術的不斷(duàn)進步(bù)和工藝(yì)控製過(guò)程的(dí)不(bù)斷*，尤其是適(shì)應(yīng)自動(dòng)化(huà)生產(chǎn)要求，迫切(qiē)需要開(kāi)發和*電(diàn)動(dòng)機(jī)的(dí)控(kòng)製和(hé)保護設備，實現對整(zhěng)個(gè)自動化生產過程(chéng)和(hé)大型機(jī)械設備(bèi)的遙控，遙(yáo)測，遙調，故障診斷(duàn)以及集(jí)中(zhōng)控製等(děng)功能。

水泥(ní)生產是一項較龐大(dà)的工程，生(shēng)產環境(jìng)比較惡(è)劣(liè)，粉塵(chén)汙染(rǎn)嚴重(zhòng)，受生(shēng)產工(gōng)藝(yì)的(dí)限製(zhì)使(shǐ)得其工(gōng)作場(cháng)所的通(tōng)風(fēng)條(tiáo)件差且(qiě)環(huán)境溫(wēn)度較高，而且需要(yào)設(shè)定(dìng)大(dà)量(liáng)的(dí)工作站點(diǎn)，包括原(yuán)料控製(zhì)站(zhàn)，破(pò)碎(suì)站，原(yuán)料(liào)粉(fěn)磨站(zhàn)，熟料(liào)庫(kù)控(kòng)製站(zhàn)，水泥磨(mó)控(kòng)製站，水泥(ní)包裝控製(zhì)站等(děng)，然而在(zài)這(zhè)些站點中(zhōng)使用(yòng)了(liǎo)大(dà)量低壓電(diàn)動(dòng)機(jī)來控製(zhì)其他設備的運行，運用簡(jiǎn)單的電(diàn)壓表(biǎo)，電(diàn)流表(biǎo)，電能(néng)表和頻(pín)率(shuài)表(biǎo)等(děng)由(yóu)於受(shòu)到(dào)通信(xìn)功能不(bù)夠(gòu)靈(líng)活(huó)，儀表(biǎo)功能(néng)單一等(děng)多(duō)種條(tiáo)件的約(yuē)束，已(yǐ)經無法滿(mǎn)足電(diàn)廠設備自(zì)動(dòng)化(huà)生產的(dí)要(yào)求。水(shuǐ)泥行業(yè)生產(chǎn)過程(chéng)的特(tè)點為長(cháng)周(zhōu)期運行，一旦開(kāi)機，在(zài)沒(méi)有特(tè)殊(shū)情況發(fā)生(shēng)的(dí)前提下(xià)，一(yī)般(bān)不會停機(jī)。現(xiàn)代化(huà)大型(xíng)水(shuǐ)泥企業年運轉(zhuǎn)率很(hěn)高，這樣(yàng)就(jiù)須有(yǒu)高(gāo)質量的，高(gāo)可(kě)靠(kào)性的電氣設(shè)備保證其生產過程的(dí)連(lián)續(xù)不間(jiān)斷性(xìng)，一旦故障停機就(jiù)會造成巨大(dà)的經濟(jì)損失。智能(néng)型(xíng)電(diàn)動(dòng)機(jī)保(bǎo)護器(qì)可(kě)實現重(zhòng)載(zǎi)起動，實(shí)現(xiàn)對(duì)電(diàn)動機(jī)的溫度保(bǎo)護(hù)，還(huán)提供多種測控功(gōng)能和控製模式，能夠(gòu)滿(mǎn)足水泥生(shēng)產過程(chéng)對電機設備的全方(fāng)麵(miàn)保護及(jí)其控製要(yào)求，不僅(jǐn)能提(tí)高電(diàn)機(jī)設備(bèi)的運(yùn)行(háng)能(néng)力，延(yán)長(cháng)電(diàn)機設備的(dí)使用壽(shòu)命，同(tóng)時也能提高企(qǐ)業生產效率(shuài)，節約(yuē)能(néng)源。本文(wén)以(yǐ)ARD2F智(zhì)能(néng)型(xíng)電動(dòng)機保護(hù)器在水泥生(shēng)產中(zhōng)的實際(jì)應(yīng)用(yòng)進行具(jù)體介(jiè)紹。

二(èr)，水泥(ní)生(shēng)產對保(bǎo)護(hù)器的功能(néng)要(yào)求(qiú)

水泥(ní)行(háng)業(yè)電(diàn)機是(shì)大容量，高負荷連(lián)續(xù)運轉的(dí)設(shè)備，電動(dòng)機(jī)長期承受大負荷(hé)，就會(huì)使繞組(zǔ)上(shàng)溫(wēn)度(dù)上(shàng)升(shēng)過(guò)高而降(jiàng)低絕緣性(xìng)能甚(shèn)至(zhì)損壞絕緣，終(zhōng)會縮短電(diàn)動機的使(shǐ)用壽命，因(yīn)此，對水(shuǐ)泥(ní)生產(chǎn)過程中電(diàn)機設(shè)備的可靠性(xìng)，穩(wěn)定(dìng)性及(jí)功能要求非(fēi)常高。在(zài)生(shēng)產運行或(huò)設備檢修(xiū)過程(chéng)中(zhōng)，常見的(dí)電動機故(gù)障可(kě)分為以下幾種(zhǒng)：

1，機械故障(zhàng)

1）掃膛(táng)：由於(yú)軸(zhóu)承(chéng)損(sǔn)壞(huài)，軸彎或者(zhě)檢修人員裝(zhuāng)配不當，導致定轉子(zǐ)產生(shēng)摩擦；

2）軸承損壞(huài)：由於軸(zhóu)承(chéng)裝配不當(dāng)，定/轉(zhuǎn)子(zǐ)鐵(tiě)心(xīn)軸向錯位或重(zhòng)新對轉(zhuǎn)軸(zhóu)機加工後精度(dù)不(bù)夠，電(diàn)動機本體運行(háng)溫升(shēng)過高(gāo)等；

3）振動(dòng)：由(yóu)於(yú)電(diàn)動(dòng)機(jī)本身或(huò)傳動(dòng)裝置(zhì)不良等。

2，電(diàn)氣故障

1）缺相(xiāng)運行(háng)：電動機發生堵(dǔ)轉時電(diàn)流比(bǐ)正常(cháng)工作的(dí)電(diàn)流大(dà)得(dé)多(duō)。在(zài)此情況(kuàng)下，運(yùn)行時間過長或(huò)過於頻繁起(qǐ)動，將會(huì)導(dǎo)致電(diàn)動機繞組(zǔ)燒(shāo)毀；

2）繞組(zǔ)短(duǎn)路或(huò)接(jiē)地(dì)：匝間短路(lù)的(dí)原(yuán)因(yīn)是電機(jī)溫(wēn)度異常(cháng)升(shēng)高而導(dǎo)致(zhì)的，而接地(dì)故障大(dà)多(duō)是由於(yú)繞(rào)組(zǔ)絕緣(yuán)損壞(huài)；

3）三相電(diàn)流不平(píng)衡：由(yóu)於(yú)電(diàn)動(dòng)機(jī)外部電源電(diàn)壓不平衡(héng)或(huò)內部(bù)繞組匝間(jiān)短路或(huò)電(diàn)動機(jī)維(wéi)修(xiū)時綫(xiàn)圈(quān)匝(zā)數(shù)錯(cuò)誤或接綫(xiàn)錯誤(wù)等。

因(yīn)此，對某水(shuǐ)泥廠電(diàn)機設備進(jìn)行合(hé)理的維護(hù)是(shì)很(hěn)有(yǒu)必(bì)要的，對(duì)ARD2F智能型電動(dòng)機(jī)保護器(qì)具(jù)體(tǐ)功能要(yào)求如下：

（1）*的電機(jī)保(bǎo)護功能(néng)

保護器(qì)通(tōng)過(guò)采(cǎi)集(jí)電(diàn)路(lù)中的三(sān)相交(jiāo)流電(diàn)流(liú)，三相交(jiāo)流(liú)電(diàn)壓，剩餘(yú)電流，PTC熱電(diàn)阻(zǔ)阻(zǔ)值，電(diàn)動(dòng)機電能(néng)等電力(lì)參(cān)數(shù)，以(yǐ)及電(diàn)動機運(yùn)行(háng)過程(chéng)中(zhōng)的各種運(yùn)動狀態等(děng)信(xìn)號，經(jīng)保(bǎo)護器內(nèi)部(bù)處(chǔ)理運(yùn)算，從(cóng)而實(shí)現對過載反時限，過(guò)載定時(shí)限(xiàn)，接(jiē)地，起動超時(shí)，漏電(diàn)，欠載(zǎi)，斷相，堵轉(zhuǎn)，阻(zǔ)塞(sāi)，短(duǎn)路(lù)，溢(yì)出，不(bù)平(píng)衡(héng)(電(diàn)流，電壓(yā))，過功率，欠功率，過(guò)壓，欠壓(yā)，相序(xù)，溫(wēn)度，tE時間，外部故(gù)障(zhàng)，起(qǐ)動次數限製(zhì)，運行(háng)時(shí)間(jiān)報(bào)警(jǐng)，故障次(cì)數(shù)報(bào)警等(děng)全方(fāng)麵綜(zōng)合保(bǎo)護，進而保證水泥廠(chǎng)生(shēng)產工作(zuò)的安全連(lián)續(xù)運行。

（2）及時排除電動機運(yùn)行故障功能

水泥(ní)生產(chǎn)現(xiàn)場電(diàn)動機(jī)運(yùn)行過(guò)程(chéng)中通過電動(dòng)機(jī)保(bǎo)護器(qì)對電(diàn)機設備進(jìn)行(háng)檢測(cè)，當電動(dòng)機出(chū)現(xiàn)狀(zhuàng)況(kuàng)時應及時發(fā)出報警信(xìn)號(hào)，並(bìng)記錄故障信(xìn)息(xī)，方便維(wéi)護人員(yuán)查找故障原因並(bìng)作出(chū)及時的處(chǔ)理(lǐ)，保證(zhèng)故障(zhàng)發(fā)生時電(diàn)機設(shè)備動(dòng)作的(dí)可靠(kào)性(xìng)和靈敏性(xìng)。

（3）對現場(cháng)各(gè)設備(bèi)進行遠(yuǎn)程監測(cè)功能(néng)

水泥生(shēng)產現(xiàn)場環境(jìng)比較惡(è)劣，保護器不(bù)僅要(yào)提供(gōng)電(diàn)機設備的保護功能，而(ér)且要求(qiú)能夠(gòu)帶(dài)RS-485通(tōng)訊(xùn)接口(kǒu)，經過(guò)Modbus-RTU/Profibus-DP通訊協議(yì)與上位機管(guǎn)理係(xì)統進行(háng)通訊連接，實(shí)現實時監測(cè)電動機(jī)的運(yùn)行(háng)狀態以(yǐ)及運(yùn)行過程中的(dí)電力參(cān)數，保證(zhèng)後(hòu)台(tái)操(cāo)作(zuò)人員能讀取，修(xiū)改水泥(ní)成產(chǎn)現場電動機(jī)保(bǎo)護器(qì)的各(gè)種(zhǒng)整(zhěng)定參(cān)數並通過後台人機(jī)界麵(miàn)實時(shí)觀察當(dāng)前現場電(diàn)動(dòng)機控製回路的(dí)工作狀(zhuàng)態(tài)，供電(diàn)電(diàn)源(yuán)質(zhì)量(liáng)等，實現(xiàn)對生產現場設(shè)備(bèi)遠(yuǎn)程實(shí)時(shí)監(jiān)控。

三，安科瑞電動(dòng)機保(bǎo)護器在水泥廠應(yīng)用(yòng)案(àn)例(lì)

水(shuǐ)泥生(shēng)產(chǎn)工(gōng)藝流程較(jiào)多，所(suǒ)以(yǐ)將(jiāng)保護器合理(lǐ)的應(yīng)用(yòng)於電動(dòng)機保護設備(bèi)控製(zhì)回(huí)路(lù)的同(tóng)時(shí)要(yào)能(néng)夠滿足水泥廠的(dí)大(dà)型控製係統(tǒng)的要求。某水泥廠控(kòng)製(zhì)係(xì)統通過(guò)Profibus DP通(tōng)訊接(jiē)口與PC機(jī)，接觸器，電(diàn)動機以及(jí)其(qí)他設備構(gòu)成控(kòng)製係統，工程師通過監(jiān)控計(jì)算(suàn)機以(yǐ)及生產管(guǎn)理(lǐ)軟件(jiàn)完成對(duì)整(zhěng)個係統(tǒng)設備的數(shù)據(jù)采集，處理，顯(xiǎn)示和(hé)監視功能(néng)，並(bìng)在滿足權(quán)限和邏(luó)輯時，通(tōng)過遠程控(kòng)製軟(ruǎn)件實(shí)現(xiàn)對(duì)現(xiàn)場相應的電機設(shè)備(bèi)等的控製(zhì)。

圖1  現場安(ān)裝照片

水泥廠采用(yòng)保護器(qì)用(yòng)於(yú)電機保護控(kòng)製(zhì)回(huí)路，取代(dài)熱繼(jì)電器等(děng)作(zuò)為電動機的過(guò)載保(bǎo)護和控(kòng)製(zhì)元(yuán)件，而(ér)且利用的通(tōng)訊技術(shù)，實現(xiàn)了(liǎo)水(shuǐ)泥生產中(zhōng)電(diàn)機(jī)設(shè)備(bèi)控(kòng)製的(dí)自(zì)動(dòng)化(huà)。通(tōng)過將90L顯示(shì)模(mó)塊嵌入安裝在(zài)開關抽(chōu)屉的活(huó)動(dòng)麵(miàn)板(bǎn)內(nèi)，來(lái)簡(jiǎn)化(huà)水泥廠控製(zhì)櫃內(nèi)接(jiē)綫(xiàn)，使得配電室內設(shè)備運行情(qíng)況及故障狀態(tài)清(qīng)晰可見(jiàn)，方(fāng)便(biàn)工(gōng)程(chéng)師隨時調(tiáo)整(zhěng)係(xì)統，設定(dìng)參數和顯(xiǎn)示(shì)，監控以及檢修(xiū)維護。將ARD2F保護器應(yīng)用(yòng)於某水泥廠生(shēng)產綫電(diàn)機設(shè)備(bèi)的控製回(huí)路(lù)，實(shí)現(xiàn)水泥(ní)廠對(duì)電機(jī)保護的要求(qiú)。如圖2是(shì)ARD2F智能(néng)型電(diàn)動機保護(hù)器應(yīng)用於(yú)某(mǒu)水泥(ní)廠(chǎng)電動(dòng)機設(shè)備控(kòng)製回路工作(zuò)原理圖：

圖2  ARD2F智(zhì)能型電(diàn)動(dòng)機保(bǎo)護(hù)器應(yīng)用於(yú)某(mǒu)水泥廠(chǎng)電(diàn)動(dòng)機設(shè)備(bèi)控製回(huí)路(lù)接綫圖(tú)

由於現(xiàn)代(dài)水(shuǐ)泥(ní)工廠(chǎng)采用的大型(xíng)電(diàn)機設備較(jiào)多，大(dà)於(yú)110KW及以(yǐ)上(shàng)的電機(jī)，均采用(yòng)在主回路(lù)裝(zhuāng)設(shè)電流互感器(qì)。考慮到水泥生產工藝(yì)的(dí)不同(tóng)和企(qǐ)業投(tóu)入的(dí)資(zī)金，電(diàn)動機需(xū)要(yào)不同(tóng)的(dí)起動(dòng)方式(shì)，ARD2F智能型電動機保護器(qì)提供(gōng)靈活(huó)的(dí)聯(lián)鎖功能，實現(xiàn)直接啟(qǐ)動，雙向啟動(dòng)，星/三角啟動，自耦變壓器啟(qǐ)動等(děng)，使水泥廠(chǎng)大型設備的電機得到(dào)了合(hé)理保護和(hé)控(kòng)製(zhì)[2]。

四，ARD2F產品介(jiè)紹

ARD2F智能電動機保(bǎo)護器(qì)適用於額定電壓(yā)至660V的(dí)低壓電(diàn)動(dòng)機回(huí)路(lù)，集(jí)保護，測量，控製，通訊，運維(wéi)於一體。其*的保護功能確保電動(dòng)機安全(quán)運(yùn)行，帶(dài)有邏(luó)輯可編程(chéng)功能，可(kě)以滿(mǎn)足多種(zhǒng)控製方式(shì)。可選(xuǎn)配不(bù)同通訊(xùn)模(mó)塊(kuài)適(shì)應(yīng)現場通訊需求(qiú)。

該(gāi)產(chǎn)品(pǐn)采(cǎi)用(yòng)分(fēn)體式(shì)結構，由主(zhǔ)體(tǐ)，顯(xiǎn)示單(dān)元，互感器(qì)組成(chéng)，可(kě)適(shì)應各種櫃(guì)體的(dí)安(ān)裝。

技術參數

功(gōng)能特(tè)點(diǎn)

■  支(zhī)持基(jī)波和全(quán)波電力參數測(cè)量（U，I，P，Q，S，PF，F，EP，EQ），電流及電(diàn)流不(bù)平(píng)衡度(dù)，電(diàn)流正序，負(fù)序(xù)，零(líng)序(xù)分(fēn)量(liáng)，電壓，三相電壓相(xiāng)角(jiǎo)，剩餘電(diàn)流。 

■  保護功(gōng)能包(bāo)括(kuò)過載(zǎi)反(fǎn)時限，過(guò)載定(dìng)時限，接(jiē)地，起動(dòng)超(chāo)時，漏(lòu)電(diàn)，欠(qiàn)載(zǎi)，斷(duàn)相，堵(dǔ)轉，阻(zǔ)塞，短路，溢(yì)出，不(bù)平衡(電(diàn)流，電壓)，過(guò)功(gōng)率，欠功(gōng)率(shuài)，過(guò)壓(yā)，欠(qiàn)壓(yā)，相序(xù)，溫度(dù)，tE時間(jiān)，外部(bù)故(gù)障(zhàng)，起(qǐ)動次數限製，運行(háng)時間(jiān)報警，故(gù)障次數報(bào)警。

■  9路(lù)可(kě)編程DI輸入(rù)，默認采用內置(zhì)DC24V電(diàn)源(yuán)，也可選擇外部有(yǒu)源濕(shī)接(jiē)點。

■  5路可(kě)編程(chéng)DO輸出(chū)，滿足直接(jiē)起(qǐ)動，星—三角起動，自(zì)耦(ǒu)變壓器起(qǐ)動，等多種起動方式，可(kě)通(tōng)過(guò)通(tōng)訊總(zǒng)綫實(shí)現(xiàn)主(zhǔ)站(zhàn)對(duì)電(diàn)動機的(dí)遙控(kòng)“起/停”。

■  可(kě)選(xuǎn)抗晃電功能(néng)：支(zhī)持晃電立即再啟動(dòng)，失壓重起動(dòng)。

■  可選(xuǎn)配MODBUS_RTU通訊，PROFIBUS DP通訊，支持2路(lù)通訊接(jiē)口。

■  可(kě)選配(pèi)1路DC4-20mA模擬量輸出接(jiē)口，與(yǔ)DCS係統(tǒng)相(xiāng)接，可實(shí)現對現(xiàn)場設(shè)備的(dí)監控(kòng)。

■  具有故障(zhàng)記錄，起(qǐ)動記(jì)錄(lù)，停車(chē)記(jì)錄(lù)，DI變位(wèi)記(jì)錄(lù)和再(zài)起動記(jì)錄等各(gè)類事(shì)件(jiàn)記(jì)錄。

■  顯示界麵(miàn)液(yè)晶顯示，支持中(zhōng)/英文(wén)切換。

五，結束(shù)語

隨著(zhuó)電(diàn)子技(jì)術(shù)及通訊技術的(dí)不斷發展(zhǎn)。電動(dòng)機(jī)保(bǎo)護(hù)器也(yě)在朝(zhāo)著多元化(huà)方向發(fā)展(zhǎn)，電動機(jī)保護(hù)器(qì)在水泥企業(yè)的應用(yòng)也越(yuè)來越廣(guǎng)泛，合(hé)理選(xuǎn)擇電機(jī)設備的保護(hù)功能和(hé)保護方式，可提高(gāo)設備運(yùn)行的(dí)可靠(kào)性(xìng)，能(néng)夠預防並杜絕(jué)電機(jī)燒毀(huǐ)，同(tóng)時減少(shǎo)了(liǎo)因非(fēi)計劃停車(chē)而造成(chéng)的(dí)損失，降(jiàng)低(dī)了(liǎo)企業的(dí)生產成本。

參考文(wén)獻(xiàn)：

[1] 安科(kē)瑞企業微電網設(shè)計(jì)與(yǔ)應(yīng)用手冊(cè).2022.01版.

[2] GB 14048.4-2020 低壓開關設備和控(kòng)製(zhì)設備(bèi) 第4-1部分：接(jiē)觸器(qì)和電(diàn)動機起動(dòng)器 機電式(shì)接(jiē)觸器和電(diàn)動機(jī)起動器(qì)(含電(diàn)動機保護(hù)器).

[3]楊(yáng)建華,劉(liú)葳.電(diàn)動機保護器在水泥(ní)行(háng)業的應用.水泥技術.2009(05)