安科(kē)瑞 陳聰 

摘要(yào)：電動機設(shè)備是(shì)水(shuǐ)泥(ní)企業中(zhōng)應(yīng)用(yòng)廣泛(fàn)的(dí)動(dòng)力裝(zhuāng)置(zhì)，而(ér)水泥(ní)生產(chǎn)企(qǐ)業屬於能(néng)耗高，汙(wū)染(rǎn)大(dà)又需要(yào)設備連(lián)續(xù)不間斷(duàn)工作的(dí)行(háng)業，電動機(jī)作(zuò)為(wéi)水(shuǐ)泥(ní)行業設備(bèi)的(dí)動(dòng)力(lì)來(lái)源，其(qí)安全(quán)，穩定(dìng)可(kě)靠的(dí)運(yùn)轉對(duì)水泥(ní)行(háng)業(yè)的(dí)平(píng)穩(wěn)生產(chǎn)起(qǐ)著(zhuó)至(zhì)關(guān)重要(yào)的(dí)作(zuò)用(yòng)，本文(wén)綜合介紹(shào)安(ān)科(kē)瑞(ruì)ARD2F智(zhì)能型(xíng)電動機保護器(qì)在某水泥(ní)廠的實(shí)際應用(yòng)，並闡述了ARD2F智能型(xíng)電(diàn)動(dòng)機(jī)保(bǎo)護器產(chǎn)品的特(tè)點及(jí)其(qí)智(zhì)能化(huà)保護(hù)，測(cè)量，控(kòng)製(zhì)和通(tōng)訊等，供(gōng)工(gōng)程設計中參考。

  關(guān)鍵(jiàn)詞(cí)：水(shuǐ)泥，電動機保(bǎo)護(hù)，智(zhì)能化，通(tōng)訊(xùn)

  一， 引言

  隨著現代(dài)化水泥工業生產(chǎn)規(guī)模擴(kuò)大(dà)，生產設備也越(yuè)來(lái)越大型化，因此(cǐ)所需(xū)用的(dí)拖(tuō)動(dòng)電(diàn)動機的功率(shuài)也(yě)越來越大(dà)。水泥廠生(shēng)產工藝(yì)流(liú)程較(jiào)復(fù)雜(zá)，可以總(zǒng)結(jié)水(shuǐ)泥(ní)生產(chǎn)過程為生料(liào)製備（一磨(mó)），熟(shú)料煅燒（一(yī)燒），水泥粉(fěn)磨（二磨(mó)）。因此(cǐ)，低(dī)壓電動機(jī)作(zuò)為(wéi)水(shuǐ)泥生產(chǎn)過程(chéng)中常(cháng)用的(dí)機(jī)組，數量(liáng)多(duō)，種類復(fù)雜(zá)，隨著科學技(jì)術的(dí)不斷(duàn)進步(bù)和(hé)工藝控製(zhì)過(guò)程的(dí)不斷(duàn)*，尤(yóu)其是適應(yīng)自(zì)動化生產(chǎn)要求(qiú)，迫切(qiē)需要開(kāi)發和(hé)*電動(dòng)機的控製和保(bǎo)護(hù)設(shè)備，實(shí)現對整(zhěng)個(gè)自動化生產(chǎn)過(guò)程和(hé)大(dà)型(xíng)機械設備的(dí)遙(yáo)控，遙測，遙調，故(gù)障診(zhěn)斷以及集(jí)中(zhōng)控(kòng)製等功能。

  水泥生產(chǎn)是(shì)一項較龐大(dà)的工(gōng)程，生(shēng)產(chǎn)環境(jìng)比(bǐ)較惡劣，粉塵(chén)汙染嚴重(zhòng)，受(shòu)生產工藝(yì)的限製(zhì)使得其(qí)工作場(cháng)所的(dí)通(tōng)風(fēng)條件(jiàn)差且環境(jìng)溫度(dù)較高(gāo)，而且需(xū)要設定大(dà)量的工(gōng)作站(zhàn)點，包(bāo)括(kuò)原料控製站，破(pò)碎(suì)站(zhàn)，原料粉磨站(zhàn)，熟料(liào)庫控製站，水泥(ní)磨控製(zhì)站，水泥(ní)包裝(zhuāng)控(kòng)製站等，然而在這些(xiē)站(zhàn)點中(zhōng)使用(yòng)了大量低(dī)壓(yā)電(diàn)動(dòng)機來控製(zhì)其他(tā)設(shè)備(bèi)的(dí)運行，運用簡單(dān)的(dí)電壓(yā)表(biǎo)，電流(liú)表，電能表(biǎo)和頻(pín)率(shuài)表等由於受到(dào)通(tōng)信功能不(bù)夠靈(líng)活，儀表功能(néng)單(dān)一(yī)等(děng)多種條(tiáo)件(jiàn)的(dí)約束，已(yǐ)經無(wú)法滿足(zú)電廠設(shè)備(bèi)自動化生產的要(yào)求(qiú)。水(shuǐ)泥(ní)行(háng)業(yè)生(shēng)產(chǎn)過(guò)程的(dí)特(tè)點(diǎn)為長周期運行(háng)，一旦開機(jī)，在(zài)沒有(yǒu)特(tè)殊(shū)情(qíng)況發生(shēng)的前提下，一般(bān)不(bù)會停(tíng)機。現代(dài)化(huà)大型(xíng)水泥企(qǐ)業(yè)年運(yùn)轉率(shuài)很高，這樣就需要(yào)有高質(zhì)量(liáng)的，高(gāo)可靠性(xìng)的(dí)電氣設備(bèi)保證(zhèng)其生(shēng)產過(guò)程的連續不間(jiān)斷性(xìng)，一(yī)旦故障(zhàng)停(tíng)機就(jiù)會造成巨大的(dí)經濟(jì)損失(shī)。智能型電動機保(bǎo)護器可實(shí)現重載(zǎi)起動(dòng)，實(shí)現(xiàn)對(duì)電動機(jī)的溫(wēn)度(dù)保(bǎo)護，還提(tí)供(gōng)多(duō)種測控(kòng)功能和(hé)控製模(mó)式(shì)，能(néng)夠(gòu)滿足水(shuǐ)泥(ní)生(shēng)產過(guò)程對電機設(shè)備的(dí)整體保護(hù)及其(qí)控(kòng)製要(yào)求，不僅能(néng)提(tí)高(gāo)電機設備的運行能力，延長電機設(shè)備(bèi)的(dí)使用壽(shòu)命，同時也(yě)能提高企(qǐ)業(yè)生產(chǎn)效率(shuài)，節約能源(yuán)。本(běn)文以ARD2F智能(néng)型電動(dòng)機保護器(qì)在水泥生產(chǎn)中(zhōng)的實際應用進行(háng)具(jù)體(tǐ)介(jiè)紹(shào)。

  二(èr)，水泥(ní)生(shēng)產(chǎn)對保(bǎo)護器(qì)的功能要(yào)求

  水泥行業(yè)電機是大(dà)容量，高負荷連續運(yùn)轉的設(shè)備，電動機長期(qī)承受大負荷(hé)，就(jiù)會使(shǐ)繞組上溫度上(shàng)升過高(gāo)而降低絕緣(yuán)性能甚至(zhì)損壞(huài)絕(jué)緣，縮短電(diàn)動(dòng)機的使(shǐ)用壽命，因(yīn)此(cǐ)，對(duì)水(shuǐ)泥(ní)生(shēng)產過(guò)程(chéng)中(zhōng)電機設(shè)備(bèi)的(dí)可靠性，穩(wěn)定(dìng)性及(jí)功能(néng)要(yào)求非(fēi)常(cháng)高。在(zài)生(shēng)產運行(háng)或(huò)設備(bèi)檢修(xiū)過程(chéng)中，常見的電動(dòng)機(jī)故障可分為(wéi)以(yǐ)下幾(jī)種(zhǒng)：

  1，機械故(gù)障(zhàng)

  1）掃(sǎo)膛：由於軸(zhóu)承(chéng)損壞(huài)，軸彎或(huò)者(zhě)檢修人員(yuán)裝配(pèi)不(bù)當，導(dǎo)致(zhì)定轉子產(chǎn)生(shēng)摩(mó)擦；

  2）軸承(chéng)損壞：由於軸承裝配(pèi)不(bù)當，定/轉(zhuǎn)子鐵心軸向錯(cuò)位或重(zhòng)新對轉軸機加工(gōng)後(hòu)精(jīng)度不夠，電動機本體(tǐ)運(yùn)行溫升(shēng)過(guò)高等；

  3）振動(dòng)：由(yóu)於(yú)電(diàn)動機(jī)本身或傳(chuán)動裝(zhuāng)置(zhì)不良(liáng)等(děng)。

  2，電氣(qì)故障(zhàng)

  1）缺(quē)相(xiāng)運行(háng)：電動機(jī)發(fā)生堵轉時(shí)電流比正常工作的(dí)電流(liú)大得(dé)多。在(zài)此情(qíng)況下，運行時(shí)間過長(cháng)或(huò)過於頻繁起(qǐ)動，將會導致(zhì)電動(dòng)機(jī)繞組燒(shāo)毀；

  2）繞組(zǔ)短路或接地(dì)：匝間短路的主要原因(yīn)是(shì)電機溫(wēn)度異(yì)常升高而(ér)導(dǎo)致(zhì)的，而接(jiē)地(dì)故(gù)障大多是(shì)由於繞組絕緣損(sǔn)壞(huài)；

  3）三相電(diàn)流(liú)不平衡(héng)：由(yóu)於電動(dòng)機外(wài)部(bù)電(diàn)源(yuán)電壓(yā)不平(píng)衡(héng)或內(nèi)部(bù)繞組(zǔ)匝間短路(lù)或電動(dòng)機(jī)維修時綫圈(quān)匝數(shù)錯(cuò)誤(wù)或(huò)接(jiē)綫(xiàn)錯(cuò)誤(wù)等。

  因此，對(duì)某(mǒu)水(shuǐ)泥廠(chǎng)電機設備(bèi)進行合理的維護(hù)是(shì)很(hěn)有(yǒu)必要(yào)的，對(duì)ARD2F智能型電(diàn)動機(jī)保護(hù)器具(jù)體(tǐ)功能(néng)要求如下(xià)：

  （1）*的電機保護(hù)功能

  保(bǎo)護(hù)器通(tōng)過采集電(diàn)路中(zhōng)的三相交流(liú)電流，三相(xiāng)交流電壓，剩餘電(diàn)流，PTC熱(rè)電(diàn)阻阻值，電動(dòng)機(jī)電能等電力(lì)參數(shù)，以及(jí)電(diàn)動機(jī)運行過(guò)程(chéng)中的各(gè)種(zhǒng)運(yùn)動(dòng)狀(zhuàng)態等(děng)信(xìn)號，經(jīng)保護器(qì)內部處理運算，從(cóng)而實現(xiàn)對(duì)過載反時(shí)限，過(guò)載定時(shí)限，接(jiē)地(dì)，起(qǐ)動(dòng)超時，漏電，欠(qiàn)載(zǎi)，斷相，堵(dǔ)轉，阻(zǔ)塞(sāi)，短路(lù)，溢(yì)出，不(bù)平(píng)衡(電流(liú)，電壓(yā))，過(guò)功率(shuài)，欠(qiàn)功(gōng)率(shuài)，過(guò)壓(yā)，欠壓，相序，溫度，tE時間(jiān)，外部故障(zhàng)，起(qǐ)動(dòng)次數限(xiàn)製(zhì)，運(yùn)行時間報警，故障(zhàng)次數報(bào)警等整體綜合(hé)保(bǎo)護(hù)，進(jìn)而保證(zhèng)水(shuǐ)泥(ní)廠(chǎng)生(shēng)產工(gōng)作(zuò)的安全連續運行。

  （2）及時(shí)排除電動機運行(háng)故障(zhàng)功能(néng)

  水泥生(shēng)產現(xiàn)場(cháng)電(diàn)動機(jī)運行過程(chéng)中(zhōng)通過(guò)電動機(jī)保護器對(duì)電(diàn)機設備進行檢(jiǎn)測，當電動機出(chū)現狀況時(shí)應(yīng)及時(shí)發出報警信號(hào)，並記(jì)錄故障(zhàng)信(xìn)息，方(fāng)便維護(hù)人(rén)員(yuán)查找(zhǎo)故(gù)障原因並作出及時的(dí)處(chǔ)理(lǐ)，保證故障發生時(shí)電機設(shè)備(bèi)動作的可靠性和靈(líng)敏性。

  （3）對現場各設備(bèi)進(jìn)行(háng)遠程監(jiān)測功能

  水(shuǐ)泥(ní)生產現場環(huán)境比(bǐ)較(jiào)惡劣(liè)，保(bǎo)護(hù)器不(bù)僅(jǐn)要提供電機設(shè)備的保(bǎo)護功(gōng)能，而且(qiě)要求能夠帶RS-485通(tōng)訊接口，經過Modbus-RTU/Profibus-DP通訊協(xié)議與上(shàng)位(wèi)機管理係統進(jìn)行(háng)通(tōng)訊連接(jiē)，實現(xiàn)實時(shí)監測(cè)電(diàn)動機(jī)的運(yùn)行狀態(tài)以(yǐ)及(jí)運行過程中的電力(lì)參(cān)數(shù)，保證後(hòu)台操作人(rén)員能讀取(qǔ)，修(xiū)改水泥(ní)成產現(xiàn)場電(diàn)動(dòng)機保護器的各種整(zhěng)定參(cān)數(shù)並(bìng)通過後台人機界麵實(shí)時(shí)觀察當(dāng)前現(xiàn)場(cháng)電動機(jī)控製回路(lù)的(dí)工(gōng)作狀態，供電電源(yuán)質(zhì)量等，實現(xiàn)對生(shēng)產現場設備遠(yuǎn)程實時監控。

  三(sān)，應用(yòng)案例(lì)

  水泥生產工藝流程(chéng)較(jiào)多，所(suǒ)以(yǐ)將保(bǎo)護器合理的(dí)應(yīng)用(yòng)於電動機(jī)保護設備控(kòng)製(zhì)回路(lù)的同(tóng)時要能(néng)夠滿(mǎn)足水泥廠的(dí)大(dà)型控(kòng)製係統的要求。某水(shuǐ)泥廠控製係統通過Profibus DP通訊接口與(yǔ)PC機(jī)，接(jiē)觸(chù)器，電動(dòng)機(jī)以(yǐ)及(jí)其(qí)他設備(bèi)構(gòu)成控製(zhì)係統，工(gōng)程師通過監控(kòng)計算(suàn)機(jī)以(yǐ)及生(shēng)產(chǎn)管(guǎn)理軟件(jiàn)完成對整個係(xì)統(tǒng)設(shè)備的(dí)數據采集(jí)，處(chǔ)理，顯示(shì)和監(jiān)視功能(néng)，並在滿(mǎn)足權限和(hé)邏(luó)輯(jí)時，通過遠程控製軟件(jiàn)實(shí)現(xiàn)對(duì)現(xiàn)場(cháng)相應的電機設(shè)備(bèi)等(děng)的(dí)控(kòng)製。

圖(tú)1  現(xiàn)場安裝照片(piàn)

  水泥廠采用(yòng)保護器(qì)用於電機(jī)保護(hù)控(kòng)製(zhì)回(huí)路(lù)，取代(dài)熱繼電(diàn)器等(děng)作為電動(dòng)機的(dí)過載(zǎi)保(bǎo)護和控製元(yuán)件，而且利用(yòng)的(dí)通(tōng)訊(xùn)技術，實(shí)現(xiàn)了水泥生產中(zhōng)電機設備(bèi)控製的自動(dòng)化(huà)。通(tōng)過將(jiāng)90L顯示模塊(kuài)嵌入安裝在(zài)開關(guān)抽屉的活(huó)動麵板內，來(lái)簡(jiǎn)化(huà)水(shuǐ)泥廠控製(zhì)櫃內接綫，使(shǐ)得(dé)配電(diàn)室內(nèi)設備運行情況及(jí)故障狀態(tài)清晰(xī)可見(jiàn)，方便工(gōng)程師(shī)隨時調(tiáo)整係統，設定參數和顯示(shì)，監控以及檢(jiǎn)修維(wéi)護(hù)。將ARD2F保護(hù)器應用於某(mǒu)水泥(ní)廠生產綫電(diàn)機(jī)設備(bèi)的控製(zhì)回路(lù)，實現水(shuǐ)泥(ní)廠對電機(jī)保護的(dí)要求。如(rú)圖(tú)2是ARD2F智(zhì)能型電動(dòng)機(jī)保護器(qì)應用於(yú)某水(shuǐ)泥廠電動機設備(bèi)控製回路工(gōng)作(zuò)原理圖：

圖2  ARD2F智(zhì)能型電動(dòng)機保護器應用於某水(shuǐ)泥廠(chǎng)電(diàn)動機(jī)設備控(kòng)製(zhì)回(huí)路接綫圖(tú)

  由(yóu)於(yú)現代水(shuǐ)泥工(gōng)廠采(cǎi)用的(dí)大型(xíng)電機設備(bèi)較多(duō)，大(dà)於110KW及以上(shàng)的電機(jī)，均采(cǎi)用在主回(huí)路裝(zhuāng)設電流互(hù)感器。考慮到水泥生產工(gōng)藝的不(bù)同(tóng)和(hé)企(qǐ)業(yè)投(tóu)入(rù)的資金，電動(dòng)機(jī)需要不同(tóng)的起動方(fāng)式，ARD2F智能型(xíng)電動機保(bǎo)護器提供靈活(huó)的(dí)聯鎖(suǒ)功能(néng)，實(shí)現(xiàn)直(zhí)接(jiē)啟動，雙(shuāng)向啟動，星(xīng)/三(sān)角啟動(dòng)，自(zì)耦(ǒu)變(biàn)壓器啟(qǐ)動等，使水泥(ní)廠大型設備(bèi)的(dí)電機得到(dào)了合理(lǐ)保護和(hé)控製(zhì)[2]。

  四，ARD2F產品(pǐn)介(jiè)紹(shào)

  ARD2F智(zhì)能(néng)電動(dòng)機(jī)保(bǎo)護(hù)器適用於額定電壓至660V的(dí)低(dī)壓電動(dòng)機(jī)回路(lù)，集保護，測(cè)量，控製，通訊，運維於一體(tǐ)。其*的保護功能(néng)確(què)保(bǎo)電動(dòng)機安(ān)全運(yùn)行，帶有邏(luó)輯(jí)可(kě)編程功能(néng)，可以滿足多種(zhǒng)控(kòng)製(zhì)方式(shì)。可(kě)選配(pèi)不同通訊模塊適應現(xiàn)場(cháng)通訊需(xū)求(qiú)。

  該(gāi)產品采用(yòng)分(fēn)體(tǐ)式(shì)結(jié)構(gòu)，由主(zhǔ)體，顯示(shì)單元，互感器組成(chéng)，可適(shì)應各種櫃體(tǐ)的安裝(zhuāng)。

  技術(shù)參(cān)數

  功(gōng)能(néng)特(tè)點(diǎn)

  ■  支(zhī)持基(jī)波(bō)和(hé)全(quán)波(bō)電(diàn)力(lì)參數測量（U，I，P，Q，S，PF，F，EP，EQ），電(diàn)流(liú)及(jí)電(diàn)流(liú)不(bù)平衡(héng)度，電流正序(xù)，負(fù)序(xù)，零序(xù)分量，電壓(yā)，三相(xiāng)電(diàn)壓(yā)相角，剩(shèng)餘(yú)電流(liú)。

  ■  保(bǎo)護功能包括(kuò)過載(zǎi)反時(shí)限(xiàn)，過載(zǎi)定(dìng)時(shí)限，接(jiē)地，起(qǐ)動超時(shí)，漏電，欠載，斷相，堵轉(zhuǎn)，阻(zǔ)塞(sāi)，短(duǎn)路，溢(yì)出，不平(píng)衡(héng)(電流，電壓)，過功率，欠(qiàn)功(gōng)率(shuài)，過(guò)壓(yā)，欠壓，相序，溫(wēn)度(dù)，tE時(shí)間，外(wài)部(bù)故障，起動次(cì)數限製，運行時(shí)間報警(jǐng)，故(gù)障次數報警。

  ■  9路可編程(chéng)DI輸入(rù)，默認(rèn)采用(yòng)內置(zhì)DC24V電(diàn)源，也可選(xuǎn)擇外部(bù)有源濕接(jiē)點(diǎn)。

  ■  5路可編程DO輸(shū)出(chū)，滿(mǎn)足直接(jiē)起動，星(xīng)—三(sān)角起動(dòng)，自耦變(biàn)壓(yā)器(qì)起(qǐ)動，等(děng)多(duō)種起(qǐ)動(dòng)方式(shì)，可通(tōng)過(guò)通(tōng)訊總綫實(shí)現主(zhǔ)站對(duì)電動機的遙控“起/停”。

  ■  可(kě)選抗(kàng)晃電功(gōng)能：支持晃電(diàn)立即再(zài)啟動(dòng)，失壓重起(qǐ)動。

  ■  可(kě)選配MODBUS_RTU通訊，PROFIBUS DP通(tōng)訊(xùn)，支持不(bù)超(chāo)過2路(lù)通訊接口(kǒu)。

  ■  可(kě)選(xuǎn)配(pèi)1路(lù)DC4-20mA模(mó)擬量(liáng)輸出接口(kǒu)，與DCS係統相接，可實(shí)現對現場(cháng)設備的監控。

  ■  具有(yǒu)故(gù)障(zhàng)記(jì)錄(lù)，起動記(jì)錄，停(tíng)車記(jì)錄，DI變(biàn)位記錄(lù)和(hé)再起動記錄等(děng)各(gè)類事(shì)件(jiàn)記(jì)錄。

  ■  顯示(shì)界麵(miàn)液(yè)晶顯(xiǎn)示(shì)，支持中(zhōng)/英文切(qiē)換(huàn)。

  五(wǔ)，結(jié)束語

  隨著(zhuó)電(diàn)子(zǐ)技術(shù)及(jí)通(tōng)訊(xùn)技術的不斷發(fā)展。電(diàn)動(dòng)機保(bǎo)護器也(yě)在朝著多元化方向(xiàng)發(fā)展(zhǎn)，電(diàn)動機保護(hù)器(qì)在水(shuǐ)泥(ní)企業(yè)的應(yīng)用(yòng)也(yě)越(yuè)來(lái)越(yuè)廣泛，合理(lǐ)選擇(zé)電機(jī)設備(bèi)的保(bǎo)護(hù)功能和(hé)保護方式(shì)，可(kě)提高設(shè)備(bèi)運行(háng)的(dí)可靠性(xìng)，能(néng)夠預防並杜絕電機(jī)燒毀(huǐ)，同(tóng)時減少了(liǎo)因非(fēi)計劃(huá)停車(chē)而(ér)造成的損(sǔn)失，降(jiàng)低了企業的生(shēng)產(chǎn)成本(běn)。

  參考文(wén)獻(xiàn)：

  （1）企(qǐ)業(yè)微(wēi)電網(wǎng)設計(jì)與應(yīng)用手冊.2020.6

  （2）GB 14048.4-2020 《低壓(yā)開(kāi)關(guān)設(shè)備和(hé)控製(zhì)設備第4-1部(bù)分：接觸器(qì)和電動(dòng)機起動器(qì)機(jī)電(diàn)式(shì)接觸器(qì)和(hé)電(diàn)動(dòng)機起動器(含(hán)電動機保(bǎo)護器)》

  （3）JB/T 10736-2007 《低(dī)壓電動(dòng)機(jī)保護(hù)器》