淺談智能電動機保護器在選煤廠的應(yīng)用

淮亞利

安科瑞電氣股份有限公司 上海嘉定201801

摘要：在現(xiàn)代工業(yè)控制領(lǐng)域中，智能電機綜合保護器能對受控設(shè)備電機提供傳統(tǒng)繼電器所具備的各種保護功能，同時還能提供設(shè)備電機電流監(jiān)測、溫度監(jiān)測、狀態(tài)監(jiān)測、啟?？刂?、網(wǎng)絡(luò)通信等智能功能。本文以神東煤炭集團公司洗選選煤廠常見的幾種智能電機綜合保護器為研究對象，分析對比各種智能電機綜合保護器的功能及特點，為選煤廠智能電機綜合保護器選型提供參考。

關(guān)鍵詞：選煤廠；智能電機綜合保護器；控制

       神華神東煤炭集團洗選現(xiàn)有11個選煤廠，分布在晉、陜、蒙三省區(qū)。全共有主要生產(chǎn)設(shè)備29l3臺套、輔助設(shè)備1572臺套，無論是主運設(shè)備還是輔助設(shè)備，洗選各選煤廠的電機均安裝了電機智能綜合保護器，實現(xiàn)了對電機的保護，降低了因過載、欠載、缺相等原因造成的電機損壞和選煤廠機電事故的發(fā)生，減少了事故時間，同時降低生產(chǎn)成本，降低操作難度，對提高企業(yè)的競爭力和增加企業(yè)經(jīng)濟效益具有非常重要的意義。目前，洗選各選煤廠在用的電機綜合保護器主要有傳統(tǒng)的熱繼電器保護、羅克韋爾公司的E3固態(tài)熱過載繼電器、WDB系列電機智能保護器、ABB公司的UMC系列智能電機控制器。

1各種保護器的功能特點

1.1熱繼電器

       熱繼電器主要由熱元件、雙金屬片和觸點構(gòu)成。熱元件由發(fā)熱電阻絲做成，雙金屬片由兩種熱膨脹系數(shù)不同的金屬碾壓而成，當(dāng)電動機過載時，雙金屬片彎曲位移變大，推動導(dǎo)板使常閉點斷開，從而切斷控制電路起到保護作用。

       在電動機配電一次回路中加裝斷路器和熱繼電器，分別起到短路保護和過載保護功能。在二次控制回路中，斷路器輔助接點和熱繼電器輔助接點分別接入選煤廠集中控制系統(tǒng)的PLC控制柜，作為短路故障和過載故障報警信號。同時接觸器輔助接點也采用硬接線的方式接入選煤廠集中控制系統(tǒng)PLC控制柜，作為設(shè)備運行信號。采用傳統(tǒng)的熱繼電器只能對受控設(shè)備電機提供基本的過載保護功能，過載故障信號可在上位系統(tǒng)操作員終端上顯示。

1.2E3固態(tài)過載繼電器的功能特點

       羅克韋爾公司生產(chǎn)的E3固態(tài)過載繼電器主要有E3和E3Plus兩種過載繼電器，“E3”表示標準型。“E3Plus”表示增強型。本文中以選煤廠常用的E3Plus為研究對象，E3Plus是一個將電子式過載繼電器、通信模塊、堵轉(zhuǎn)／欠失速繼電器、輸輸出模塊、熱敏保護繼電器、接地保護繼電器及傳感器全部功能集合在一起的先進的智能電機綜合保護器。

       (1)多種保護功能。E3Plus具有熱過載保護、缺相保護、失速保護、堵轉(zhuǎn)保護、欠載保護、電流不平衡保護、接地故障保護、PTC熱電阻保護、遠程脫扣保護，而且還具有預(yù)報警功能：通過設(shè)定，在脫扣前提供相應(yīng)的預(yù)報警。E3Plus還能通過限制每小時起動次數(shù)、起動時間間隔保護電機，還能方便靈活的設(shè)置脫扣和報警，便于各種電機的應(yīng)用。

       (2)電流參數(shù)監(jiān)視。E3Plus允許用戶通過DevieeNet網(wǎng)絡(luò)對受控設(shè)備電機的各項電流參數(shù)進

行監(jiān)視，包括每相的電流、每相電流對滿載電流的比率、平均電流、平均電流對滿載電流比率、電機熱過載容量的使用的百分率、接地電流、電流不平衡率等信息。

       (3)保護電流范圍寬。采用內(nèi)鼴電流互感器時，E3Plus保護電流范圍為0．4A一830A；采用外置電流互感器時，E3Plus保護電流范圍為0．4A～5000A。

       (4)自動／手動復(fù)位。用戶可對E3Plus設(shè)置出現(xiàn)過載脫扣或過熱脫扣時的復(fù)位模式：自動模式或手動模式。

       (5)網(wǎng)絡(luò)通信功能。E3Plus采用的是標準的工業(yè)現(xiàn)場總線DeviceNet網(wǎng)絡(luò)。通過Devi—ceNet網(wǎng)絡(luò)可將繼電器所有的保護參數(shù)、診斷參數(shù)和電流監(jiān)測參數(shù)實時上傳至選煤廠集中控制系統(tǒng)。因為E3Plus體積小，可按照模塊化結(jié)構(gòu)安裝在配電柜內(nèi)，且所有單元均由DeviceNet現(xiàn)場總線控制和傳輸信息，可透明訪問任意網(wǎng)絡(luò)中的任意設(shè)備，進行診斷、組態(tài)和維護，無須編程即實現(xiàn)網(wǎng)絡(luò)間信息共享。節(jié)省了大量的安裝和調(diào)試時間。

       (6)控制功能。E3Plus集成四個輸入／兩個輸出，信號為24V直流，輸入端子可用于采集所保護設(shè)備的斷路器狀態(tài)和接觸器運行狀態(tài)等參數(shù)，輸出端子可用于所保護設(shè)備的遠程啟?？刂啤Ｇ?/p>

通過Devienet網(wǎng)絡(luò)上傳電流參數(shù)，配電柜內(nèi)接線簡單，改變了傳統(tǒng)配電柜內(nèi)線路密密麻麻的情況。

1.3WDB系列電機智能保護器

       WDB系列智能型電動機保護器是目前國內(nèi)較為常見的產(chǎn)品，保護精度高，固障分析準確，保護功能齊全，保護動作可靠，參數(shù)顯示直觀，是傳統(tǒng)熱繼電器的理想替代產(chǎn)品。WDB系列智能型電動機保護器種類較多，本文以浙江魁星生產(chǎn)的WDB系列微機監(jiān)控電機保護器為研究對象。

       (1)多種保護功能。WDB系列微機監(jiān)控電動機保護器具有過壓、欠壓、三相不平衡、缺相、過流、欠流、堵轉(zhuǎn)、漏電、短路欠功率、起動加速超時等功能。

       (2)顯示功能。保護器得電時顯示停止；正常運行時LCD循環(huán)顯示A、B、c三相電流，顯示電流相代號，后三位顯示電流值；設(shè)置狀態(tài)調(diào)整四個功青筆鍵，設(shè)置產(chǎn)品各項參數(shù)；故障時顯示故障代碼。保護狀態(tài)時發(fā)生過流、過壓、欠壓，可顯示保護動作時的瞬時值。

       (3)設(shè)定功能?？筛鶕?jù)保護對象情況現(xiàn)場設(shè)定額定電流、起動時間、過壓值、過流動作時間、堵轉(zhuǎn)電流對額定電流的倍數(shù)、漏電電流值、通訊地址號、三相電流不平衡百分比，操作簡單易學(xué)?？蛇x任何一相作為輸出4mA～20mA標準模擬信號、電流輸出誤差等。

       (4)保護投撤功能。所有的保護功能均可投可退，且可設(shè)定跳閘或告警。除短路培轉(zhuǎn)、過流、斷相保護只能投跳閘，其余保護(過壓、欠壓、不平衡、漏電、欠流保護)均可設(shè)定跳閘或告警。

       (5)通訊功能。當(dāng)上位機與保護器通信正常時，可通過通信接口，實現(xiàn)信息傳輸，一臺上位機(PC)可接256臺保護器，并可對每臺設(shè)備分別進行集控控制，參數(shù)設(shè)定。

       (6)記憶功能。當(dāng)設(shè)備發(fā)生故障時，保護器可存儲近三次電機所發(fā)生故障的原因，按數(shù)據(jù)鍵可查詢近三次故障記錄。

1.4UMC系列智能電機控制器

UMC系列智能電動機控制器是ABB公司生產(chǎn)的，根據(jù)功能不同可分為UMC22一FBP、UMC100一FBP、UMC22可滿足大部分回路的應(yīng)用要求。在需要額外功能時，可選擇配置更高的UMC100，本文以UMC22為研究對象。

       (1)多種保護功能。UMC22具有缺相保護、熱過載保護、堵轉(zhuǎn)保護、失速保護、欠載保護、三項不平衡保護、接地故障保護、PTC熱電阻保護。

       (2)控制功能。UMC22集成6個開關(guān)量輸入／3個繼電器輸出，可用于控制直接啟動、可逆啟動、星三角啟動、閥門控制(開／閉)，帶分勵繞組并具有反轉(zhuǎn)功能的電機和執(zhí)行器驅(qū)動。

       (3)控制方式。UMC22可用通過以下方式控制設(shè)備：集中控制系統(tǒng)、可移動的操作面板手動控制、開關(guān)量輸入控制、按鈕／開關(guān)手動控制。

       (4)操作面板?？蛇x配操作面板用于顯示和設(shè)置參數(shù)，可顯示電機電流(以A或額定電流的百分比顯示)。

       (5)記憶功能?？蛇M行運行時間計數(shù)，保護動作次數(shù)計數(shù)。

       (6)通訊功能。UMC22通過FBQ總線適配器進行總線通訊，可以連接到DevieeNet網(wǎng)絡(luò)。

2智能綜合保護器優(yōu)缺點分析與應(yīng)用范圍

2.1熱繼電器

       熱過載繼電器的優(yōu)點是結(jié)構(gòu)簡單、成本低，缺點是雙金屬片容易出現(xiàn)熱疲勞、過熱數(shù)次后會引起參數(shù)變化、整定誤差大，占用PLC控制柜模塊點位多，沒有缺相保護功能，保護功能單一，無法保護設(shè)備。而且熱繼電器動作后一般不能自動復(fù)位，需要等雙金屬片冷卻后按下復(fù)位按鈕復(fù)位。目前廣泛應(yīng)用于選煤廠中液壓泵站電機，除塵風(fēng)機電機等不定時、不頻繁啟動的輔助設(shè)備。

2.2 E3固態(tài)過栽繼電器

       E3固態(tài)熱過載繼電器可實現(xiàn)多種保護功能，除上述功能外還有設(shè)備故障預(yù)報警功能、ADR自動設(shè)備更換功能、溫度監(jiān)測功能，模塊化結(jié)構(gòu)，體積小，節(jié)約空間，安裝、調(diào)試方便，可節(jié)省大量的PLC控制柜模塊點位，節(jié)約了控制電纜，配電柜內(nèi)接線簡單，后期檢修維護簡單，運行可靠性更高。但是其前期投入成本較高，由于E3Plus集成水平高，出現(xiàn)故障時只能更換，檢修工不具備維修的能力，而且當(dāng)出現(xiàn)通訊故障時，影響時間長，排查較困難。目前在洗選廣泛應(yīng)用于補連塔選煤廠、大柳塔選煤廠等新改擴建系統(tǒng)的主要設(shè)備，如膠帶機、刮板機、破碎機、泵等。

2.3 WDB系列電機智能保護器

       WDB系列電機智能保護器應(yīng)用微機和數(shù)字處理技術(shù)，測量精度高，故障分辨準確可靠，一機多用，操作簡單，安裝方式分為整體式和分體式，可以滿足不同現(xiàn)場的安裝要求，提高現(xiàn)場安裝效率，而且價格較羅克韋爾E3Plus和UMC22便宜很多。但是需要占用大量模塊點位，需要控制電纜接線較多，不能實現(xiàn)自動復(fù)位。目前廣泛應(yīng)用于各選煤廠的各種設(shè)備，使用范圍廣。

2.4 UMC系列智能電機控制器

       UMC系列智能電機控制器具有電動機保護功能，靈活的起動功能，完善的管理功能。監(jiān)測數(shù)據(jù)多，具有自診斷功能，操作面板可監(jiān)視、控制及進行參數(shù)設(shè)置。自帶輸入輸出點位，節(jié)省了大量模塊點位。但是需要配套操作面板，漏電電流繼電器，F(xiàn)BP總線適配器使用，成本較高，目前廣泛應(yīng)用于上灣選煤廠、烏蘭木倫選煤廠的主要設(shè)備，膠帶機、刮板機、破碎機等。

3安科瑞ARD系列智能電動機保護器介紹與綜合選型

3.1產(chǎn)品簡介

       ARD該系列低壓電動機保護器，具有過載、斷相、不平衡、欠載、接地/漏電、堵轉(zhuǎn)等保護功能?？膳c接觸器、電動機起動器等電器元件構(gòu)成電動機控制保護單元，具有遠程自動控制、現(xiàn)場直接控制、面板指示、信號報警、現(xiàn)場總線通信等功能。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

4結(jié)束語

       電機智能保護器的應(yīng)用是近年來國內(nèi)外現(xiàn)代化大型選煤廠的一個突出特點，本文通過對神東煤炭集團洗選各選煤廠常用的幾種電機保護器進行對比，分析了傳統(tǒng)的熱繼電器保護、羅克韋爾E3固態(tài)過載繼電器、WDB系列電機智能保護器、ABBUMC系列智能電機控制器的功能特點、各自優(yōu)缺點、應(yīng)用范圍等。為選煤廠智能電機綜合保護器選型提供了參考，通過不斷優(yōu)化和改進控制設(shè)備、電動機保護設(shè)備以及通信網(wǎng)絡(luò)。提高了選煤廠集中控制系統(tǒng)的運行效率，降低了選煤廠的生產(chǎn)運行和后期維護成本，提高企業(yè)競爭力和增加企業(yè)經(jīng)濟效益具有重要意義。

【參考文獻】

[1]魏鐘康.淺談智能化電動機保護器在選煤廠集控中的應(yīng)用

[2]劉鋒，王斌.智能電機綜合保護器在選煤廠中的應(yīng)用

[3]安科瑞企業(yè)微電網(wǎng)設(shè)計與應(yīng)用手冊2019.11