浅谈焦化厂智能电动机保护控制器的应用

安科瑞电气股份有限公司 上海嘉定 201801

 

摘 要： 随着科技水平的不断发展，电机设备在焦化企业的应用越来越广泛，电机的保护与控制在企业中的重要性也得到了工艺人员和维护技术人员的普遍重视。本文着重介绍了软启动器、变频器、智能电机保护器等设备对电机的保护功能和控制方式，并对电机保护与控制
形式的发展方向作了简要分析。

 

关键词： 电机；保护器；焦化；控制；发展

 

0 引言
       焦化企业属于煤化工行业，其介质的输送不仅包括原料煤、成品焦等固态物质，还包括酸性、碱性等液态物质，不同种类及形态物质的输送，对电机的控制要求也不一样，在危险性较大的生产环境中，电机保护和控制技术的使用可以及时有效的预防和排除焦化企业在生产过程中即将出现的安全问题，确保企业安全生产，也可以有效延长电机的使用寿命，降低设备更换的费用。

1概述
       传统的电机控制和保护多利用隔离器、断路器、接触器、热继电器、电流互感器等电气元件来实现，其电气设备品牌繁多，电气元件之间连接采用信号电缆的连接，电气元件在布置上采用串并联叠加的方式，电机在启动时多采用全电压工频启动，电气元件负载过大、动作频繁，电机容易发生故障，后期维护人员对故障的排除及预防存在较大难度。一些自动化程序较低的焦化企业，在电机控制上，多以操作人员手动操控并由巡检人员通过巡查的方式来判断电机的运行状况，这种控制方式不仅需要大量人力并且其控制效率也不高，对电机保护的措施也不足。
       由于焦化厂的控制工艺，要求电机类的电气设备能够长期保持稳定的运行，对于比较危险的生产工段，采用电机保护措施可以及时发现电机的设备隐患，有效避免危险的发生，确保企业做到安全生产。

2保护措施和控制方式
2.1 软启动器
       焦化厂现场根据工艺需要安装着各种机泵等电机设施，其设备用电需要相当巨大，大型电机的频繁启动会对企业内部电网造成冲击，尤其是高压电机在启动时会拉低整个供电的电网电压，而软启动器的应用虽然不能对电机进行频率控制启动，但可以进行降压启动并有效减小大型电机启动时对电网产生的影响。焦化厂现场如输送焦油的大型电机、熄焦过程中的补雾电机其电机的控制及保护除了常规的电气元件外，多采用软启动器的形式，软启动器采用西门子SIRIUS-3RW型软启动器。通过软启动器对可控硅导通角的控制，来降低电机起动电压，通过设定电压的升压曲线，控制输出到电动机的电压，使电压值在启动过程中逐渐地升高，并且能有效的限制启动电流，大型电动机可以平稳地启动，机械和电应力也降到底。
       软启动器的电气柜配有指示灯，电气集成商可以通过增加安全和事故指示灯增强其基本功能（如在柜体外部增加失相、过电流和高温保护等故障指示灯），简化故障查找的时间。一般软启动器都具有现场控制面板，控制面板可实时显示当前电机运行状态，如斜坡电压和初始电压等所有设定值都可以很容易地在启动器面板上设定，再比如电机非正常停机、电网电压异常波动，维护人员可以通过控制面板查看电机故障信息、调取运行趋势画面。软启动器除了完全能够满足电动机平稳启动这一基本要求外，还具有很多优点，比如可靠性高、维护量小、电动机保护良好以及参数设置简单等。
2.2变频器
       焦化厂干熄焦的装入装置采用西门子6SE70型变频器，自动配煤采用ABB-ACS510型变频器，化产焦油分离工段的离心机采用ABB-ACS550系列变频器，环境除尘采用利德华
福高压变频器。
       变频器内部集成了电流、电压趋势监控功能，在正常控制电机启动、停机、正反转等动作的同时，还能对电机过流、过电压、欠压、过热等故障进行警告或报警停机。变频器内部可以进行电机故障状态的线路切换及报警，并对重要的信息量进行数据库存储。
       变频器可实现电机的控制和状态监视以及信号处理功能，不需要增加常规的电气检测无件，及其附加的电路接线线缆。现场的电机的启动、停止开关直接接到变频器的DI输入端子板，控制电机的启动输出通过变频器DO输出端子连接到电机的接触器线圈上，变频器工作原理示意图，如下图1所示。

图1 变频器工作原理示意图

       变频器的使用更可以有效的节约焦化厂的电力能源，优化电机性能和使用寿命，为焦化企业节约运营成本和减小备件消耗。
2.3智能电机保护器
       焦化厂采用西门子SIMOCODE-3UF7型电机保护器（以下简称3UF7电机保护器）。3UF7电机保护器取代了大部分传统的电气控制回路，多种保护的集成在一起；3UF7电机保护器
可提供大量操作、维护和诊断数据，使电机馈电回路的功能更加透明。3UF7电机保护器通过PROFIBUS-DP通信技术，将电机馈电回路完全集成到一个自动化系统中。3UF7电机保护器用于在低压性能范围内的恒速电机，其控制方式优化了PLC和电机起动器之间的连接，提高了设备可用性，使系统的安装、起动、运行和维护费用大大降低。当3UF7电机保护器安装在低压配电柜中时，可智能连接上位自动化系统和电机起动器。
       3UF7电机保护器通过集成在模块内的电流互感器来监测设备三相电流、通过热敏电阻检测器直接测量电机内部的温度，由智能电机管理模块进行计算和评定，用以进行过载的提前预警和保护，图2为3UF7电机保护器在MCC柜中的电气结构示意图。

图2 3UF7电机保护器在MCC柜中的电气结构示意图

       3UF7电机保护器可集成到西门子PLC控制系统之中，成为系统中的一个I/O设备，无论是从通信、组态硬件、编程测试、画面生成、上位调试等步骤均可由PLC系统的工程师采用专用的软件完成。对于电机控制来讲，通过西门子WINCC上位画面的电机控制图标，操作人员可以进行控制模式的切换，通过上位画面的虚拟按钮启动、停止电机、监视电机运行电流等状态信息。维护人员可以采用3UF7专用管理软件更改电机控制参数、监视3UF7电机保护器的进、出线电压、电压频率、启动次数等信息。

3 电机保护和控制的发展方向
       电机的控制设备普遍有通讯接口，可以同企业的PLC系统或DCS系统进行通讯，并可集成到企业现场自动化控制系统之中，通过不同管理控制权限的设定，利用以太网络及互联网络，可以同时给现场操作人员及企业的工艺人员提供相关的数据信息。
       电机的控制设备发展成为可以通过人机交互软件对电机进行参数设定，技术人员可以根据现场电机设备的特点单独对电气参数进行调整，以使电气元件适应不同的工况。
       电机的控制设备发展的另一个方向是电气元件的生产、组装、更换具有模块化和标准化。对于易损的电气部件只需要更换其中一部分元件就可以恢复故障设备，这样可以缩短故障查找和修复的时间。

 

4 安科瑞智能电动机保护器介绍
4.1产品介绍
       智能电动机保护器(以下简称保护器)，采用单片机技术，具有抗干扰能力强、工作稳定可靠、数字化、智能化、网络化等特点。保护器能对电动机运行过程中出现的过载、断相、不平衡、欠载、接地/漏电、堵转、阻塞、外部故障等多种情况进行保护，并设有SOE故障事件记录功能，方便现场维护人员查找故障原因。适用于煤矿、石化、冶炼、电力、以及民用建筑等领域。本保护器具有RS485远程通讯接口，DC4-20mA模拟量输出，方便与PLC、PC等控制机组成网络系统。实现电动机运行的远程监控。
4.2技术参数
4.2.1数字式电动机保护器

 

 

 

      

说明：“√”表示具备，“■”表示可选。

 

参考文献
[1]潘彩霞.机电一体化应用中的电机控制与保护路径研究[J].装备制造技术，2017(03):208-209+216.
[2]陈贝贝.多电机控制与保护系统设计[J].机电信息,2011(06):33-34
[3]隋月飞.浅析焦化厂电机的保护与控制
[4]安科瑞企业微电网设计与应用手册.2019.11版

 

作者简介：涂志燕，女，安科瑞电气股份有限公司，主要研究方向为智能电网供配电，邮箱: 2881392116@qq.com，手机：1872111382（同微信），QQ:2881392116