淺談智能電動(dòng)機(jī)保護(hù)控制器在工程中的應(yīng)用與選型

摘　要：隨著半導(dǎo)體器件的興起．涌現(xiàn)出的性能可靠、功能多樣化的電氣元件——電動(dòng)機(jī)保護(hù)控制器。近幾十年，我圈工業(yè)有了長(zhǎng)足的進(jìn)步與發(fā)展，電動(dòng)機(jī)廣泛地應(yīng)用于各個(gè)行業(yè)中，如冶金、機(jī)械、鐵路、建材、化工等各行各業(yè)中，并在其中起到重要作用。但電動(dòng)機(jī)在運(yùn)行中因故障或燒毀引發(fā)的事故時(shí)有發(fā)生，嚴(yán)重危害著人身健康。因此做好電動(dòng)機(jī)的保護(hù)具有很重要意義。

關(guān)鍵詞：電動(dòng)機(jī)保護(hù)控制器；保護(hù)；控制；通訊

0、引言

  電動(dòng)機(jī)保護(hù)主要有分為兩種：一、熱繼電器：熱繼電器應(yīng)用長(zhǎng)達(dá)半個(gè)世紀(jì)，直到96年被強(qiáng)制淘汰。熱繼電器作為電機(jī)過(guò)載保護(hù)產(chǎn)品，存在定粗糙、受環(huán)境影響大、等缺陷，決定被淘汰的命運(yùn)。二、電動(dòng)機(jī)保護(hù)控制器：電動(dòng)機(jī)保護(hù)控制器出現(xiàn)并普代熱繼電器引發(fā)了行業(yè)的劇烈變革，其保護(hù)功能更為豐富。保護(hù)涵蓋了電動(dòng)機(jī)運(yùn)行中會(huì)遇到的所有非正常情況．還可以對(duì)實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)、故障報(bào)表進(jìn)行分析，因此更有針對(duì)性和準(zhǔn)確性，此外，還可以參與到能源控制與管理分析中，它效仿了高壓系統(tǒng)保護(hù)和控制模式，彌補(bǔ)了長(zhǎng)期以來(lái)保護(hù)和管理無(wú)法延伸至低壓系統(tǒng)中的空白。

1、電動(dòng)機(jī)保護(hù)控制器應(yīng)用方式

方式1：電動(dòng)機(jī)保護(hù)控制器提供開(kāi)關(guān)量、模擬量的輸入輸出接點(diǎn)和接口，通過(guò)控制電纜以硬接線(xiàn)方式將信號(hào)送至DCS。這種方式?jīng)]有發(fā)揮電動(dòng)機(jī)保護(hù)控制器強(qiáng)大的數(shù)據(jù)管理功能，只實(shí)現(xiàn)對(duì)電動(dòng)機(jī)基礎(chǔ)的操作，相對(duì)其他方式更加可靠。

方式2：DCS直接與電動(dòng)機(jī)保護(hù)控制器通訊。這種方式省掉了大量的控制電纜，對(duì)電動(dòng)機(jī)的管理更加直接．但是增加了DCS通訊模塊數(shù)量，在硬件配置和數(shù)據(jù)處理兩方面都會(huì)增加額外的負(fù)擔(dān)。

方式3：DCS通過(guò)通訊管理機(jī)與雙端通訊口電動(dòng)機(jī)保護(hù)控制器通訊，這種方式不僅省掉大量的控制電纜、DCS的通訊模塊，通過(guò)通訊管理機(jī)這種中間管理層，使網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)更加清晰俺單。雙網(wǎng)互為備用更是增加了系統(tǒng)運(yùn)行的安全穩(wěn)定性，同時(shí)在中控系統(tǒng)中可以讀取電動(dòng)機(jī)保護(hù)控制器的管理數(shù)據(jù)。

  因早期在某工程項(xiàng)目通訊的方式，36臺(tái)電動(dòng)機(jī)保護(hù)控制器MODBUS-RTU通訊串聯(lián)一通訊管理機(jī)一光纖轉(zhuǎn)換器一光纖一光纖轉(zhuǎn)換器一Dcs通訊口。正式投產(chǎn)之前，電動(dòng)機(jī)保護(hù)控制器廠(chǎng)隸技術(shù)員進(jìn)行了電動(dòng)機(jī)保護(hù)控制器的通訊試驗(yàn)，出現(xiàn)了掃描時(shí)間不匹配，散據(jù)傳送位不一致、延時(shí)等多種原因。在電腦上對(duì)電機(jī)進(jìn)行了啟?？刂?，點(diǎn)鼠標(biāo)啟動(dòng)到電機(jī)轉(zhuǎn)動(dòng)延時(shí)7秒。電機(jī)轉(zhuǎn)動(dòng)判電腦上能看到運(yùn)轉(zhuǎn)的反饋信號(hào)延時(shí)又是7秒，其原因 RS485接口MODBUS—RTU通訊方式是我們常說(shuō)的手拉手的通訊方式．當(dāng)設(shè)備掃描出現(xiàn)故障讀掃描3次，36臺(tái)電動(dòng)機(jī)保護(hù)控制器串聯(lián)回路元件過(guò)多，其中有的電動(dòng)機(jī)保護(hù)控制器未通電造成設(shè)備重復(fù)掃描，因此造成了延時(shí)，這種延時(shí)遠(yuǎn)遠(yuǎn)不能滿(mǎn)足其正常的生產(chǎn)需要。經(jīng)過(guò)方案談?wù)摚罕卷?xiàng)目每臺(tái)低壓開(kāi)關(guān)柜的饋出回路數(shù)量不大于9臺(tái)，每臺(tái)低壓開(kāi)關(guān)柜電動(dòng)機(jī)保護(hù)控制器連接到一個(gè)通訊譬理機(jī)上，對(duì)于啟動(dòng)、停止、運(yùn)行、故障等輸入輸出量采用硬接線(xiàn)的方式接至DCS，對(duì)于其他量采用通過(guò)通訊管理機(jī)與ECS通訊，進(jìn)行修改。DCS系統(tǒng)用于工藝控制，ECS用于電氣系統(tǒng)監(jiān)控。改造后經(jīng)過(guò)在DCS系統(tǒng)上測(cè)試啟動(dòng)后反饋至DCS信號(hào)在小于0.1秒，ECS電氣系統(tǒng)監(jiān)控不到0.3秒。

  從此以后很多工廠(chǎng)都采用系統(tǒng)控制和電氣監(jiān)控分開(kāi)的方式，即采用是方式1和方式3結(jié)臺(tái)的方式。對(duì)于啟動(dòng)、停止、運(yùn)行、故障等輸入輸出量采用硬接線(xiàn)的方式接至DCS，對(duì)于其他量通過(guò)通訊管理機(jī)與ECS通訊。

2、實(shí)際案例分析

現(xiàn)有某企業(yè)實(shí)際配置如下：

  由于工藝生產(chǎn)的連續(xù)性特點(diǎn)和負(fù)荷的重要性，這種行業(yè)設(shè)計(jì)模式?jīng)Q定了必須采用成熟、可靠的電動(dòng)機(jī)控制方式，才能保證工藝生產(chǎn)所要求的復(fù)雜聯(lián)鎖。電動(dòng)機(jī)保護(hù)控制器采用硬接線(xiàn)和雙通道雙網(wǎng)屏蔽雙絞線(xiàn)通訊方案，對(duì)于啟動(dòng)、停止、運(yùn)行、故障等輸入輸出量采用硬接線(xiàn)的方式接至DCS，對(duì)于其他量通過(guò)通訊管理機(jī)與ECS通訊，通訊接口為R8485，MODBUS—RTU通訊規(guī)約，通訊管理機(jī)為透明網(wǎng)關(guān)。理論上不占用響應(yīng)時(shí)間，電動(dòng)機(jī)保護(hù)控制器兩個(gè)通訊口實(shí)現(xiàn)冗余熱備用。這樣既保證的穩(wěn)定性，也保證了施工和維護(hù)工作鼉更是減少。

  在我國(guó)現(xiàn)在運(yùn)行的IkW～320kW低壓電動(dòng)機(jī)數(shù)量至少8000萬(wàn)臺(tái)以下，占電網(wǎng)用電量的65％以上，全嗣每年因維修電動(dòng)機(jī)就要10多億元。電動(dòng)機(jī)保護(hù)控制器的經(jīng)濟(jì)效益；Qs=電動(dòng)機(jī)修理費(fèi)×電動(dòng)機(jī)保護(hù)控制器可靠系數(shù)一電動(dòng)機(jī)保護(hù)控制器購(gòu)買(mǎi)費(fèi)+(電機(jī)拆裝費(fèi)+停工損失一保護(hù)安裝費(fèi))=(直接經(jīng)濟(jì)效益)+(間接經(jīng)濟(jì)效益)例如；一臺(tái)45kW 6極的電動(dòng)機(jī)，損毀后的維修費(fèi)2300元．售價(jià)為1100元電動(dòng)機(jī)保護(hù)控制器配置一臺(tái)使用可靠系數(shù)為95％，避免因燒毀導(dǎo)致的直接經(jīng)濟(jì)效益0z為l Qz=電動(dòng)機(jī)修理費(fèi)×可靠系數(shù)一購(gòu)買(mǎi)費(fèi)=2300X95％一1100：1085(元)。

節(jié)省比例：1085(元)/2300(元)×100％=47．2％

3、安科瑞ARD系列智能電動(dòng)機(jī)保護(hù)器介紹與綜合選型

3.1產(chǎn)品簡(jiǎn)介

  ARD該系列低壓電動(dòng)機(jī)保護(hù)器，具有過(guò)載、斷相、不平衡、欠載、接地/漏電、堵轉(zhuǎn)等保護(hù)功能?？膳c接觸器、電動(dòng)機(jī)起動(dòng)器等電器元件構(gòu)成電動(dòng)機(jī)控制保護(hù)單元，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(xiàn)通信等功能。應(yīng)用范圍：可廣泛應(yīng)用于煤礦、石化、冶煉、電力、建筑等行業(yè)的配電領(lǐng)域。

3.2產(chǎn)品選型

產(chǎn)品功能

說(shuō)明：“√"表示具備“■"表示可選

4、結(jié)束語(yǔ) 

  電動(dòng)機(jī)運(yùn)行時(shí)經(jīng)常達(dá)不到滿(mǎn)負(fù)荷或者經(jīng)常出現(xiàn)空載。以上兩種情況導(dǎo)致電能浪費(fèi)嚴(yán)重。電動(dòng)機(jī)保護(hù)控制器根據(jù)電動(dòng)機(jī)在負(fù)載的情況調(diào)節(jié)其他電氣設(shè)備降低其端電壓或其接線(xiàn)，能提高其功率因數(shù)和工作效率的原理，對(duì)運(yùn)行電壓、電流相位以及電機(jī)負(fù)載狀態(tài)進(jìn)行檢測(cè)，根據(jù)以上對(duì)電機(jī)運(yùn)行電壓進(jìn)行自動(dòng)調(diào)整，大幅降低電機(jī)無(wú)功損耗，有功損耗、勵(lì)磁損耗，因此電能可以大幅節(jié)約。對(duì)低負(fù)載或負(fù)載變化頻繁這兩種運(yùn)行狀態(tài)節(jié)電效果更明顯，平均節(jié)電率在(16～40)％，既提高了功率因數(shù)，又降低了材料損失和能源消耗，因此是一種良好的電機(jī)節(jié)電裝置。因此，電動(dòng)機(jī)保護(hù)控制器不僅能保證正常生產(chǎn)，提高生產(chǎn)效率和經(jīng)濟(jì)效益，而且在節(jié)能事業(yè)中也有著重要意義。

【參考文獻(xiàn)】
[1]劉玲.低壓電機(jī)保護(hù)控制器在生產(chǎn)中的應(yīng)用[J].電工技術(shù)，2011．000(004)：48～48.

[2]韓賓.電動(dòng)機(jī)保護(hù)控制器在工程中的應(yīng)用[J].數(shù)碼設(shè)計(jì),2021(04)：259．

[3]安科瑞企業(yè)微電網(wǎng)設(shè)計(jì)與應(yīng)用手冊(cè).2020.06版.