智能電動機保護控制器在焦化廠的應用

隨著科技水平的不斷發(fā)展，電機設備在焦化企業(yè)的應用越來越廣泛，電機的保護與控制在企業(yè)中的重要性也得到了工藝人員和維護技術人員的普遍重視。本文著重介紹了軟啟動器、變頻器、智能電機保護器等設備對電機的保護功能和控制方式，并對電機保護與控制形式的發(fā)展方向作了簡要分析。

0 引言

焦化企業(yè)屬于煤化工行業(yè)，其介質的輸送不僅包括原料煤、成品焦等固態(tài)物質，還包括酸性、堿性等液態(tài)物質，不同種類及形態(tài)物質的輸送，對電機的控制要求也不一樣，在危險性較大的生產環(huán)境中，電機保護和控制技術的使用可以及時有效的預防和排除焦化企業(yè)在生產過程中即將出現(xiàn)的安全問題，確保企業(yè)安全生產，也可以有效延長電機的使用壽命，降低設備更換的費用。

1 概述

傳統(tǒng)的電機控制和保護多利用隔離器、斷路器、接觸器、熱繼電器、電流互感器等電氣元件來實現(xiàn)，其電氣設備品牌繁多，電氣元件之間連接采用信號電纜的連接，電氣元件在布置上采用串并聯(lián)疊加的方式，電機在啟動時多采用全電壓工頻啟動，電氣元件負載過大、動作頻繁，電機容易發(fā)生故障，后期維護人員對故障的排除及預防存在較大難度。一些自動化程序較低的焦化企業(yè)，在電機控制上，多以操作人員手動操控并由巡檢人員通過巡查的方式來判斷電機的運行狀況，這種控制方式不僅需要大量人力并且其控制效率也不高，對電機保護的措施也不足。

由于焦化廠的控制工藝，要求電機類的電氣設備能夠長期保持穩(wěn)定的運行，對于比較危險的生產工段，采用電機保護措施可以及時發(fā)現(xiàn)電機的設備隱患，有效避免危險的發(fā)生，確保企業(yè)做到安全生產。

2 保護措施和控制方式

2.1 軟啟動器

焦化廠現(xiàn)場根據工藝需要安裝著各種機泵等電機設施，其設備用電需要相當巨大，大型電機的頻繁啟動會對企業(yè)內部電網造成沖擊，尤其是高壓電機在啟動時會拉低整個供電的電網電壓，而軟啟動器的應用雖然不能對電機進行頻率控制啟動，但可以進行降壓啟動并有效減小大型電機啟動時對電網產生的影響。焦化廠現(xiàn)場如輸送焦油的大型電機、熄焦過程中的補霧電機其電機的控制及保護除了常規(guī)的電氣元件外，多采用軟啟動器的形式，軟啟動器采用西門子SIRIUS-3RW型軟啟動器。通過軟啟動器對可控硅導通角的控制，來降低電機起動電壓，通過設定電壓的升壓曲線，控制輸出到電動機的電壓，使電壓值在啟動過程中逐漸地升高，并且能有效的限制啟動電流，大型電動機可以平穩(wěn)地啟動，機械和電應力也降到底。

軟啟動器的電氣柜配有指示燈，電氣集成商可以通過增加安全和事故指示燈增強其基本功能（如在柜體外部增加失相、過電流和高溫保護等故障指示燈），簡化故障查找的時間。一般軟啟動器都具有現(xiàn)場控制面板，控制面板可實時顯示當前電機運行狀態(tài)，如斜坡電壓和初始電壓等所有設定值都可以很容易地在啟動器面板上設定，再比如電機非正常停機、電網電壓異常波動，維護人員可以通過控制面板查看電機故障信息、調取運行趨勢畫面。軟啟動器除了完全能夠滿足電動機平穩(wěn)啟動這一基本要求外，還具有很多優(yōu)點，比如可靠性高、維護量小、電動機保護良好以及參數(shù)設置簡單等。

2.2 變頻器

焦化廠干熄焦的裝入裝置采用西門子6SE70型變頻器，自動配煤采用ABB-ACS510型變頻器，化產焦油分離工段的離心機采用ABB-ACS550系列變頻器，環(huán)境除塵采用利德華

福高壓變頻器。

變頻器內部集成了電流、電壓趨勢監(jiān)控功能，在正?？刂齐姍C啟動、停機、正反轉等動作的同時，還能對電機過流、過電壓、欠壓、過熱等故障進行警告或報警停機。變頻器內部可以進行電機故障狀態(tài)的線路切換及報警，并對重要的信息量進行數(shù)據庫存儲。

變頻器可實現(xiàn)電機的控制和狀態(tài)監(jiān)視以及信號處理功能，不需要增加常規(guī)的電氣檢測無件，及其附加的電路接線線纜?，F(xiàn)場的電機的啟動、停止開關直接接到變頻器的DI輸入端子板，控制電機的啟動輸出通過變頻器DO輸出端子連接到電機的接觸器線圈上，變頻器工作原理示意圖，如下圖1所示。

圖1 變頻器工作原理示意圖

變頻器的使用更可以有效的節(jié)約焦化廠的電力能源，優(yōu)化電機性能和使用壽命，為焦化企業(yè)節(jié)約運營成本和減小備件消耗。

2.3智能電機保護器

焦化廠采用西門子SIMOCODE-3UF7型電機保護器（以下簡稱3UF7電機保護器）。3UF7電機保護器取代了大部分傳統(tǒng)的電氣控制回路，多種保護的集成在一起；3UF7電機保護器

可提供大量操作、維護和診斷數(shù)據，使電機饋電回路的功能更加透明。3UF7電機保護器通過PROFIBUS-DP通信技術，將電機饋電回路完全集成到一個自動化系統(tǒng)中。3UF7電機保護器用于在低壓性能范圍內的恒速電機，其控制方式優(yōu)化了PLC和電機起動器之間的連接，提高了設備可用性，使系統(tǒng)的安裝、起動、運行和維護費用大大降低。當3UF7電機保護器安裝在低壓配電柜中時，可智能連接上位自動化系統(tǒng)和電機起動器。

3UF7電機保護器通過集成在模塊內的電流互感器來監(jiān)測設備三相電流、通過熱敏電阻檢測器直接測量電機內部的溫度，由智能電機管理模塊進行計算和評定，用以進行過載的提前預警和保護，圖2為3UF7電機保護器在MCC柜中的電氣結構示意圖。

圖2 3UF7電機保護器在MCC柜中的電氣結構示意圖

3UF7電機保護器可集成到西門子PLC控制系統(tǒng)之中，成為系統(tǒng)中的一個I/O設備，無論是從通信、組態(tài)硬件、編程測試、畫面生成、上位調試等步驟均可由PLC系統(tǒng)的工程師采用專用的軟件完成。對于電機控制來講，通過西門子WINCC上位畫面的電機控制圖標，操作人員可以進行控制模式的切換，通過上位畫面的虛擬按鈕啟動、停止電機、監(jiān)視電機運行電流等狀態(tài)信息。維護人員可以采用3UF7專用管理軟件更改電機控制參數(shù)、監(jiān)視3UF7電機保護器的進、出線電壓、電壓頻率、啟動次數(shù)等信息。

3 電機保護和控制的發(fā)展方向

電機的控制設備普遍有通訊接口，可以同企業(yè)的PLC系統(tǒng)或DCS系統(tǒng)進行通訊，并可集成到企業(yè)現(xiàn)場自動化控制系統(tǒng)之中，通過不同管理控制權限的設定，利用以太網絡及互聯(lián)網絡，可以同時給現(xiàn)場操作人員及企業(yè)的工藝人員提供相關的數(shù)據信息。

電機的控制設備發(fā)展成為可以通過人機交互軟件對電機進行參數(shù)設定，技術人員可以根據現(xiàn)場電機設備的特點單獨對電氣參數(shù)進行調整，以使電氣元件適應不同的工況。

電機的控制設備發(fā)展的另一個方向是電氣元件的生產、組裝、更換具有模塊化和標準化。對于易損的電氣部件只需要更換其中一部分元件就可以恢復故障設備，這樣可以縮短故障查找和修復的時間。

4 安科瑞智能電動機保護器介紹

4.1產品介紹

智能電動機保護器（以下簡稱保護器），采用單片機技術，具有抗干擾能力強、工作穩(wěn)定可靠、數(shù)字化、智能化、網絡化等特點。保護器能對電動機運行過程中出現(xiàn)的過載、斷相、不平衡、欠載、接地/漏電、堵轉、阻塞、外部故障等多種情況進行保護，并設有SOE故障事件記錄功能，方便現(xiàn)場維護人員查找故障原因。適用于煤礦、石化、冶煉、電力、以及民用建筑等領域。本保護器具有RS485遠程通訊接口，DC4-20mA模擬量輸出，方便與PLC、PC等控制機組成網絡系統(tǒng)。實現(xiàn)電動機運行的遠程監(jiān)控。

4.2技術參數(shù)

4.2.1數(shù)字式電動機保護器

4.2.2模塊式電動機保護器

4.3 產品選型

說明：“√”表示具備，“■”表示可選。

5結語

電機在焦化廠的應用非常普遍，對電機保護與控制的分析有助于對現(xiàn)場電機設備進行更好的管理，采用適合電機的保護措施和控制方式，可以更好的發(fā)揮電機的性能，保證生產的穩(wěn)定。

責任編輯：tzh