淺談焦化廠智能電動(dòng)機(jī)保護(hù)控制器的應(yīng)用

摘 要：隨著科技水平的不斷發(fā)展，電機(jī)設(shè)備在焦化企業(yè)的應(yīng)用越來越廣泛，電機(jī)的保護(hù)與控制在企業(yè)中的重要性也得到了工藝人員和維護(hù)技術(shù)人員的普遍重視。本文著重介紹了軟啟動(dòng)器、變頻器、智能電機(jī)保護(hù)器等設(shè)備對(duì)電機(jī)的保護(hù)功能和控制方式，并對(duì)電機(jī)保護(hù)與控制形式的發(fā)展方向作了簡(jiǎn)要分析。安科瑞葉西平187+061-60+015

關(guān)鍵詞：電機(jī)；保護(hù)器；焦化；控制；發(fā)展

0 引言
焦化企業(yè)屬于煤化工行業(yè)，其介質(zhì)的輸送不僅包括原料煤、成品焦等固態(tài)物質(zhì)，還包括酸性、堿性等液態(tài)物質(zhì)，不同種類及形態(tài)物質(zhì)的輸送，對(duì)電機(jī)的控制要求也不一樣，在危險(xiǎn)性較大的生產(chǎn)環(huán)境中，電機(jī)保護(hù)和控制技術(shù)的使用可以及時(shí)有效的預(yù)防和排除焦化企業(yè)在生產(chǎn)過程中即將出現(xiàn)的安全問題，確保企業(yè)安全生產(chǎn)，也可以有效延長(zhǎng)電機(jī)的使用壽命，降低設(shè)備更換的費(fèi)用。

1概述
傳統(tǒng)的電機(jī)控制和保護(hù)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(shí)現(xiàn)，其電氣設(shè)備品牌繁多，電氣元件之間連接采用信號(hào)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(jī)在啟動(dòng)時(shí)多采用全電壓工頻啟動(dòng)，電氣元件負(fù)載過大、動(dòng)作頻繁，電機(jī)容易發(fā)生故障，后期維護(hù)人員對(duì)故障的排除及預(yù)防存在較大難度。一些自動(dòng)化程序較低的焦化企業(yè)，在電機(jī)控制上，多以操作人員手動(dòng)操控并由巡檢人員通過巡查的方式來判斷電機(jī)的運(yùn)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(duì)電機(jī)保護(hù)的措施也不足。
由于焦化廠的控制工藝，要求電機(jī)類的電氣設(shè)備能夠長(zhǎng)期保持穩(wěn)定的運(yùn)行，對(duì)于比較危險(xiǎn)的生產(chǎn)工段，采用電機(jī)保護(hù)措施可以及時(shí)發(fā)現(xiàn)電機(jī)的設(shè)備隱患，有效避免危險(xiǎn)的發(fā)生，確保企業(yè)做到安全生產(chǎn)。

2保護(hù)措施和控制方式
2.1 軟啟動(dòng)器
焦化廠現(xiàn)場(chǎng)根據(jù)工藝需要安裝著各種機(jī)泵等電機(jī)設(shè)施，其設(shè)備用電需要相當(dāng)巨大，大型電機(jī)的頻繁啟動(dòng)會(huì)對(duì)企業(yè)內(nèi)部電網(wǎng)造成沖擊，尤其是高壓電機(jī)在啟動(dòng)時(shí)會(huì)拉低整個(gè)供電的電網(wǎng)電壓，而軟啟動(dòng)器的應(yīng)用雖然不能對(duì)電機(jī)進(jìn)行頻率控制啟動(dòng)，但可以進(jìn)行降壓?jiǎn)?dòng)并有效減小大型電機(jī)啟動(dòng)時(shí)對(duì)電網(wǎng)產(chǎn)生的影響。焦化廠現(xiàn)場(chǎng)如輸送焦油的大型電機(jī)、熄焦過程中的補(bǔ)霧電機(jī)其電機(jī)的控制及保護(hù)除了常規(guī)的電氣元件外，多采用軟啟動(dòng)器的形式，軟啟動(dòng)器采用西門子SIRIUS-3RW型軟啟動(dòng)器。通過軟啟動(dòng)器對(duì)可控硅導(dǎo)通角的控制，來降低電機(jī)起動(dòng)電壓，通過設(shè)定電壓的升壓曲線，控制輸出到電動(dòng)機(jī)的電壓，使電壓值在啟動(dòng)過程中逐漸地升高，并且能有效的限制啟動(dòng)電流，大型電動(dòng)機(jī)可以平穩(wěn)地啟動(dòng)，機(jī)械和電應(yīng)力也降到底。
軟啟動(dòng)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(qiáng)其基本功能（如在柜體外部增加失相、過電流和高溫保護(hù)等故障指示燈），簡(jiǎn)化故障查找的時(shí)間。一般軟啟動(dòng)器都具有現(xiàn)場(chǎng)控制面板，控制面板可實(shí)時(shí)顯示當(dāng)前電機(jī)運(yùn)行狀態(tài)，如斜坡電壓和初始電壓等所有設(shè)定值都可以很容易地在啟動(dòng)器面板上設(shè)定，再比如電機(jī)非正常停機(jī)、電網(wǎng)電壓異常波動(dòng)，維護(hù)人員可以通過控制面板查看電機(jī)故障信息、調(diào)取運(yùn)行趨勢(shì)畫面。軟啟動(dòng)器除了完全能夠滿足電動(dòng)機(jī)平穩(wěn)啟動(dòng)這一基本要求外，還具有很多優(yōu)點(diǎn)，比如可靠性高、維護(hù)量小、電動(dòng)機(jī)保護(hù)良好以及參數(shù)設(shè)置簡(jiǎn)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(dòng)配煤采用ABB-ACS510型變頻器，化產(chǎn)焦油分離工段的離心機(jī)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(nèi)部集成了電流、電壓趨勢(shì)監(jiān)控功能，在正?？刂齐姍C(jī)啟動(dòng)、停機(jī)、正反轉(zhuǎn)等動(dòng)作的同時(shí)，還能對(duì)電機(jī)過流、過電壓、欠壓、過熱等故障進(jìn)行警告或報(bào)警停機(jī)。變頻器內(nèi)部可以進(jìn)行電機(jī)故障狀態(tài)的線路切換及報(bào)警，并對(duì)重要的信息量進(jìn)行數(shù)據(jù)庫存儲(chǔ)。
變頻器可實(shí)現(xiàn)電機(jī)的控制和狀態(tài)監(jiān)視以及信號(hào)處理功能，不需要增加常規(guī)的電氣檢測(cè)無件，及其附加的電路接線線纜?，F(xiàn)場(chǎng)的電機(jī)的啟動(dòng)、停止開關(guān)直接接到變頻器的DI輸入端子板，控制電機(jī)的啟動(dòng)輸出通過變頻器DO輸出端子連接到電機(jī)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(jī)性能和使用壽命，為焦化企業(yè)節(jié)約運(yùn)營(yíng)成本和減小備件消耗。
2.3智能電機(jī)保護(hù)器
焦化廠采用西門子SIMOCODE-3UF7型電機(jī)保護(hù)器（以下簡(jiǎn)稱3UF7電機(jī)保護(hù)器）。3UF7電機(jī)保護(hù)器取代了大部分傳統(tǒng)的電氣控制回路，多種保護(hù)的集成在一起；3UF7電機(jī)保護(hù)器
可提供大量操作、維護(hù)和診斷數(shù)據(jù)，使電機(jī)饋電回路的功能更加透明。3UF7電機(jī)保護(hù)器通過PROFIBUS-DP通信技術(shù)，將電機(jī)饋電回路完全集成到一個(gè)自動(dòng)化系統(tǒng)中。3UF7電機(jī)保護(hù)器用于在低壓性能范圍內(nèi)的恒速電機(jī)，其控制方式優(yōu)化了PLC和電機(jī)起動(dòng)器之間的連接，提高了設(shè)備可用性，使系統(tǒng)的安裝、起動(dòng)、運(yùn)行和維護(hù)費(fèi)用大大降低。當(dāng)3UF7電機(jī)保護(hù)器安裝在低壓配電柜中時(shí)，可智能連接上位自動(dòng)化系統(tǒng)和電機(jī)起動(dòng)器。
3UF7電機(jī)保護(hù)器通過集成在模塊內(nèi)的電流互感器來監(jiān)測(cè)設(shè)備三相電流、通過熱敏電阻檢測(cè)器直接測(cè)量電機(jī)內(nèi)部的溫度，由智能電機(jī)管理模塊進(jìn)行計(jì)算和評(píng)定，用以進(jìn)行過載的提前預(yù)警和保護(hù)，圖2為3UF7電機(jī)保護(hù)器在MCC柜中的電氣結(jié)構(gòu)示意圖。

圖2 3UF7電機(jī)保護(hù)器在MCC柜中的電氣結(jié)構(gòu)示意圖

3UF7電機(jī)保護(hù)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(gè)I/O設(shè)備，無論是從通信、組態(tài)硬件、編程測(cè)試、畫面生成、上位調(diào)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(duì)于電機(jī)控制來講，通過西門子WINCC上位畫面的電機(jī)控制圖標(biāo)，操作人員可以進(jìn)行控制模式的切換，通過上位畫面的虛擬按鈕啟動(dòng)、停止電機(jī)、監(jiān)視電機(jī)運(yùn)行電流等狀態(tài)信息。維護(hù)人員可以采用3UF7專用管理軟件更改電機(jī)控制參數(shù)、監(jiān)視3UF7電機(jī)保護(hù)器的進(jìn)、出線電壓、電壓頻率、啟動(dòng)次數(shù)等信息。

3 電機(jī)保護(hù)和控制的發(fā)展方向
電機(jī)的控制設(shè)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(jìn)行通訊，并可集成到企業(yè)現(xiàn)場(chǎng)自動(dòng)化控制系統(tǒng)之中，通過不同管理控制權(quán)限的設(shè)定，利用以太網(wǎng)絡(luò)及互聯(lián)網(wǎng)絡(luò)，可以同時(shí)給現(xiàn)場(chǎng)操作人員及企業(yè)的工藝人員提供相關(guān)的數(shù)據(jù)信息。
電機(jī)的控制設(shè)備發(fā)展成為可以通過人機(jī)交互軟件對(duì)電機(jī)進(jìn)行參數(shù)設(shè)定，技術(shù)人員可以根據(jù)現(xiàn)場(chǎng)電機(jī)設(shè)備的特點(diǎn)單獨(dú)對(duì)電氣參數(shù)進(jìn)行調(diào)整，以使電氣元件適應(yīng)不同的工況。
電機(jī)的控制設(shè)備發(fā)展的另一個(gè)方向是電氣元件的生產(chǎn)、組裝、更換具有模塊化和標(biāo)準(zhǔn)化。對(duì)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(fù)故障設(shè)備，這樣可以縮短故障查找和修復(fù)的時(shí)間。

4 安科瑞智能電動(dòng)機(jī)保護(hù)器介紹
4.1產(chǎn)品介紹
智能電動(dòng)機(jī)保護(hù)器(以下簡(jiǎn)稱保護(hù)器)，采用單片機(jī)技術(shù)，具有抗干擾能力強(qiáng)、工作穩(wěn)定可靠、數(shù)字化、智能化、網(wǎng)絡(luò)化等特點(diǎn)。保護(hù)器能對(duì)電動(dòng)機(jī)運(yùn)行過程中出現(xiàn)的過載、斷相、不平衡、欠載、接地/漏電、堵轉(zhuǎn)、阻塞、外部故障等多種情況進(jìn)行保護(hù)，并設(shè)有SOE故障事件記錄功能，方便現(xiàn)場(chǎng)維護(hù)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(lǐng)域。本保護(hù)器具有RS485遠(yuǎn)程通訊接口，DC4-20mA模擬量輸出，方便與PLC、PC等控制機(jī)組成網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)。實(shí)現(xiàn)電動(dòng)機(jī)運(yùn)行的遠(yuǎn)程監(jiān)控。
4.2技術(shù)參數(shù)
4.2.1數(shù)字式電動(dòng)機(jī)保護(hù)器

4.2.2模塊式電動(dòng)機(jī)保護(hù)器

4.3 產(chǎn)品選型

說明：“√”表示具備，“■”表示可選。

5結(jié)語
電機(jī)在焦化廠的應(yīng)用非常普遍，對(duì)電機(jī)保護(hù)與控制的分析有助于對(duì)現(xiàn)場(chǎng)電機(jī)設(shè)備進(jìn)行更好的管理，采用適合電機(jī)的保護(hù)措施和控制方式，可以更好的發(fā)揮電機(jī)的性能，保證生產(chǎn)的穩(wěn)定。

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審核編輯 黃宇