王海芹

安科瑞電氣股份有限公司   上海嘉定

摘要：本文著(zhù)重介紹安科瑞電氣有限公司的ARD智能型電動(dòng)機控制器在低壓電動(dòng)機保護、通訊等方面的應用，供工程設計中參考。

關(guān)鍵詞：低壓電動(dòng)機保護、通訊。

一、概述：

    在現代的工業(yè)過(guò)程中，電動(dòng)機作為一種拖動(dòng)的機械，成為所有動(dòng)力機械的*的設備。隨著(zhù)科學(xué)技術(shù)的不斷進(jìn)步，計算機技術(shù)和網(wǎng)絡(luò )技術(shù)不斷的完善，迫切需要開(kāi)發(fā)和完善電動(dòng)機控制與保護設備，從而實(shí)現對生產(chǎn)過(guò)程和大型機械的遙信、遙測、遙調、遙控、故障診斷以及集中監測等功能。

    化工行業(yè)是我的重要的基礎行業(yè)，在民經(jīng)濟中具有重要的戰略地位。行業(yè)特點(diǎn)本身特點(diǎn)為易燃易爆的工作場(chǎng)合較多，屬于事故多發(fā)行業(yè)，化工行業(yè)滿(mǎn)負荷、大通量連續的運轉，因而對電動(dòng)機使用的可靠性和穩定性要求*，一旦發(fā)生故障，馬上找出故障原因及時(shí)排除，以保證連續的生產(chǎn)。

    江蘇某化工企業(yè)經(jīng)過(guò)多年嘗試和反復實(shí)踐試用，終選擇了一種新型ARD智能型電動(dòng)機控制器，作為電動(dòng)機的保護元件，并取得了一定的使用經(jīng)驗。特別是該企業(yè)在25萬(wàn)噸/年苯乙烯項目中，在低壓配電系統中使用了ARD智能型電動(dòng)機控制器，不但有效的降低了電動(dòng)機的故障發(fā)生率，*取代了熱繼電器，同時(shí)利用的計算機網(wǎng)絡(luò )技術(shù)和通訊技術(shù)，實(shí)現了全廠(chǎng)電動(dòng)機的自動(dòng)化控制，并取得了的經(jīng)濟效益。

二、苯乙烯廠(chǎng)對電動(dòng)機控制器的要求

    該化工企業(yè)生產(chǎn)從粗苯加氫開(kāi)始，粗苯加氫生產(chǎn)出的苯用于生產(chǎn)苯乙烯、順酐、富馬酸，該企業(yè)屬易燃易爆、大通量、滿(mǎn)負荷的連續運轉性生產(chǎn)企業(yè)。該公司的低壓廠(chǎng)用電系統中的許多電機在工藝要求上是不允許跳閘停車(chē)的，部分關(guān)鍵電機一旦跳閘停機，將可能造成整個(gè)工藝癱瘓等事故，不但給企業(yè)帶來(lái)巨大的經(jīng)濟損失，而且容易造成人員傷亡。

    在實(shí)際運行中，當電動(dòng)機發(fā)生故障需及時(shí)查找原因并排除故障，這時(shí)靠人到現場(chǎng)查找原因當然也可以，只是要花費很長(cháng)時(shí)間，而采用ARD智能型電動(dòng)機控制器的通訊功能在短的時(shí)間內發(fā)出報警指令告知電氣工程師，到現場(chǎng)后通過(guò)ARD智能型電動(dòng)機控制器的故障記錄功能可以很容易找到故障原因及時(shí)恢復生產(chǎn)；

    所以苯乙烯廠(chǎng)對電動(dòng)機兩大必不少要求如下：

    1．電動(dòng)機保護、故障記錄功能。

    2．通訊功能。

三、智能型電動(dòng)機控制器的描述

    ARD智能型電動(dòng)機控制器是近十幾年才發(fā)展起來(lái)的一種新型數字式低壓綜合電動(dòng)機保護裝置。它集成了過(guò)載、欠（輕）載、阻塞/堵轉、三相電流不平衡等保護功能；還集成了測量、故障記錄、控制（直接起動(dòng)、雙向起動(dòng)、雙速起動(dòng)、星三角起動(dòng)、抗晃電起動(dòng)、欠壓失壓重起動(dòng)）等功能。

    該裝置具有控制精度高、節電、保護動(dòng)作靈敏、工作可靠等點(diǎn)，是替代熱繼電器的理想產(chǎn)品。

    其基本工作原理如下圖:

    （1）保護功能

    ARD智能型電動(dòng)機控制器具有過(guò)載、欠（輕）載、阻塞/堵轉、三相電流不平衡、起動(dòng)加速超時(shí)、接地/漏電、欠/過(guò)壓、欠功率等保護功能。

    ARD裝置通過(guò)裝在柜門(mén)上的顯示模塊，實(shí)時(shí)的顯示當前電動(dòng)機的運行情況和三相電流；當電動(dòng)機發(fā)生任一故障時(shí)，裝置延時(shí)一段時(shí)間后斷開(kāi)主接觸器，電動(dòng)機停車(chē)，顯示模塊上實(shí)時(shí)顯示當前發(fā)生的故障信息（故障原因、故障時(shí)間、故障時(shí)電動(dòng)機電流電壓值）。

    帶通訊功能時(shí)還可以通過(guò)通訊將保護數據實(shí)時(shí)傳送到計算機后臺系統中進(jìn)行監控管理。

    ARD智能型電動(dòng)機控制器的漏電保護功能在化工行業(yè)中有非常重要的使用價(jià)值，它解決了電氣維護人員經(jīng)常到電動(dòng)機旁用“搖表”測絕緣的問(wèn)題，既保證了電動(dòng)機設備的安全，又保證了生產(chǎn)連續運行。

   （2）測量功能

    ARD智能型電動(dòng)機控制器可以對當前電動(dòng)機回路的三相電流、三相電流不平衡、接地電流、電壓、功率、功率因數、頻率、電能進(jìn)行測量，并且實(shí)時(shí)的在盤(pán)柜的顯示模塊上顯示。帶通訊功能時(shí)可通過(guò)通訊將實(shí)時(shí)數據傳送到計算機后臺或者SCADA系統中進(jìn)行監控管理。

    (3）控制功能

    ARD智能型電動(dòng)機控制器可以滿(mǎn)足各種起動(dòng)方式，如直接起動(dòng)、雙向起動(dòng)、雙速起動(dòng)、星三角起動(dòng)、自耦變壓器降壓起動(dòng)和晃電、欠壓失壓重起動(dòng)控制方式。

    ARD智能型電動(dòng)機控制器支持9路開(kāi)關(guān)量輸入，5路繼電器輸出，可以在盤(pán)柜上方便的進(jìn)行起、停、調試等工作，帶通訊功能時(shí)還可以通過(guò)計算機后臺實(shí)現“四遙”功能，對電動(dòng)機進(jìn)行監視管理。

   （4）在線(xiàn)監視功能

    電氣工作師站操作人員可以在后臺系統上，完成所有保護整定數據的查看、修改設定。并且可在線(xiàn)監測電動(dòng)機的運行情況和供電電源的質(zhì)量，及早的發(fā)現問(wèn)題。同時(shí)后臺系統強大的管理功能可以有效的實(shí)時(shí)記錄各臺電動(dòng)機的型號、歷史維護記錄、故障波形，為保證工藝系統的安全生產(chǎn)提供了有力的依據。

四、選用ARD智能型電動(dòng)機控制器帶來(lái)好處

   （1）安裝方便易于現場(chǎng)巡檢

    按安裝形式分：ARD智能型電動(dòng)機控制器分為一體式和分體式兩種。

    目前使用MCC馬達控制中心柜大多采用的是抽屜柜，少數采用控制箱。

    分體式安裝是由ARD裝置主體、顯示模塊組成；一體式安裝是ARD裝置主體、顯示模塊是一體的。

    在實(shí)際工程中普通采用的是分體式安裝，把顯示模塊安裝在比如MNS抽屜柜面板上，這樣既簡(jiǎn)化了開(kāi)關(guān)柜內的接線(xiàn)，又實(shí)現了即插即用功能（用戶(hù)可在線(xiàn)更換顯示模塊）。通過(guò)這樣設計使用戶(hù)在使用時(shí)對當前的電機運行狀態(tài)一目了然，大大的方便了用戶(hù)的巡視和維護。

    對那些電動(dòng)機要求不高的地方，也可采用一體式安裝的產(chǎn)品。

   （2）通訊組網(wǎng)便于后臺管理

    在化工行業(yè)的工程中，對電動(dòng)機設備的自動(dòng)化要求較高， ARD智能型電動(dòng)機控制器提供了RS-485通訊（Modbus-Rtu通訊協(xié)議）接口，為電氣操作與工藝控制人員通過(guò)計算機后臺在線(xiàn)瀏覽生產(chǎn)情況提供了方便。

    把所有的ARD智能型電動(dòng)機控制器、AM5中壓保護裝置、ACR多功能電力儀表及其它具備通訊協(xié)議的產(chǎn)品并聯(lián)在一起組成現場(chǎng)總線(xiàn)的網(wǎng)絡(luò )結構。如下圖所示，網(wǎng)絡(luò )結構由站控層、通訊層、現場(chǎng)層組成，其中ARD智能型電動(dòng)機控制器屬于現場(chǎng)層設備。

    ARD智能型電動(dòng)機控制器聯(lián)到以上的網(wǎng)絡(luò )時(shí)，將給苯乙烯廠(chǎng)的自動(dòng)化帶來(lái)勢如下：

    a. 使系統信息集中

    電氣工程師可以通過(guò)抄表的方式采集各個(gè)裝置節點(diǎn)的參數，如：電動(dòng)機電流、電壓、電動(dòng)機運行情況、電能等，有了這些信息用戶(hù)便可實(shí)時(shí)對各個(gè)設備的電動(dòng)機運行情況進(jìn)行分析處理。

    b. 便于管理

    通過(guò)自動(dòng)化系統對各個(gè)段電動(dòng)機集中采集且把這些數據進(jìn)行存儲，自動(dòng)生成各種報表，如日報，月報，年報等，可以對電動(dòng)機的時(shí)段運行情況進(jìn)行分析，從而為電氣工程師檢查電動(dòng)機故障提供了有利的數據。

    c. 進(jìn)一步提系統高可靠性

    現場(chǎng)總線(xiàn)的配電系統來(lái)說(shuō)，電動(dòng)機的保護功能由分散于現場(chǎng)的ARD智能型電動(dòng)機控制器來(lái)完成，對系統網(wǎng)絡(luò )沒(méi)有任何直接的依賴(lài)性，而通過(guò)網(wǎng)絡(luò )可以實(shí)時(shí)監測系統中各個(gè)設備的保護運行情況，因此架構了網(wǎng)絡(luò )的配電系統，其可靠性進(jìn)一步提高。

    （3）故障記錄便于現場(chǎng)問(wèn)題分析

    在化工行業(yè)中，電動(dòng)機發(fā)生故障后，應及時(shí)的把備用電動(dòng)機投上而不影響運行機制。對出現問(wèn)題的電動(dòng)機應及時(shí)處理以確保連續生產(chǎn)，早期的處理方法需要花大量的人力物力還需要一定的時(shí)間才能分析出來(lái)，不便于應用。而ARD智能型電動(dòng)機控制器強大的故障記錄功能為維護人員節省了大量的時(shí)間，提高了生產(chǎn)的效率。

五、工程典型應用圖

六、ARD電動(dòng)機保護器選型

    ARD2F型號如下所示：

   1.       ARD2F型號如下所示：

圖3 ARD2F型號說(shuō)明 

表1  額定電流

表2 額定電流附加說(shuō)明

注：表2數據適用于AC400V，50Hz，1500轉/分的四極鼠籠式電動(dòng)機 

表3 附加功能代碼

      注：1、帶有起動(dòng)控制時(shí)，保護器多提供2個(gè)起動(dòng)繼電器用于順序控制外部2個(gè)接觸器的閉合/斷開(kāi)，從而實(shí)現電動(dòng)機的不同起動(dòng)方式（如Y-?轉換起動(dòng)、正反轉控制，自耦降壓起動(dòng)等）；

     2、溫度保護的測量范圍：熱電阻100Ω～30kΩ；

     3、對于無(wú)顯示要求的客戶(hù)，在一批訂單中訂購一個(gè)90FL顯示單元，作為調試使用。 

 表4 顯示方式

參考文獻：《ST500智能電動(dòng)機控制器在堿廠(chǎng)的應用》