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智能型電動(dòng)機(jī)控制器在某機(jī)場(chǎng)中的應(yīng)用

瀏覽次數(shù):1031更新日期:2015-01-14

徐霜

(安科瑞電氣股份有限公司,上海 嘉定 201801)

摘要:根據(jù)對(duì)某機(jī)場(chǎng)的實(shí)際情況的調(diào)研調(diào)試,找出了機(jī)場(chǎng)真空泵電動(dòng)機(jī)經(jīng)常發(fā)生損壞,線圈燒壞的原因,通過采用電動(dòng)機(jī)保護(hù)器來對(duì)電動(dòng)機(jī)進(jìn)行保護(hù)。本文介紹安科瑞電氣有限公司ARD3T智能型電動(dòng)機(jī)保護(hù)器,實(shí)現(xiàn)電動(dòng)機(jī)智能化綜合保護(hù),集測(cè)量、保護(hù)、控制以及通訊于一體,供工程設(shè)計(jì)中參考。

關(guān)鍵詞:智能化、測(cè)量、保護(hù)、通訊

一、概述:

    電動(dòng)機(jī)作為當(dāng)前應(yīng)用的設(shè)備,同時(shí)也是其他機(jī)電設(shè)備的動(dòng)力源泉,這也就使得電動(dòng)機(jī)的正常工作成為了其驅(qū)動(dòng)的機(jī)電設(shè)備正常運(yùn)行的前提。而電動(dòng)機(jī)保護(hù)器作為拖動(dòng)系統(tǒng)中的一個(gè)重要組成部分,對(duì)電動(dòng)機(jī)起著的保護(hù)、控制作用,實(shí)現(xiàn)對(duì)工業(yè)生產(chǎn)過程及其大型機(jī)械設(shè)備的遙信、遙測(cè)、遙調(diào)、遙控、故障診斷以及集中在線監(jiān)測(cè)等功能[1,2]。如今,電動(dòng)機(jī)保護(hù)器的可靠性、安全性在不斷提高,功能也更加完善,在多數(shù)用電領(lǐng)域都得到了廣泛應(yīng)用,在節(jié)能和經(jīng)濟(jì)事業(yè)中有著重要的地位和的作用。

    機(jī)場(chǎng)的真空泵電動(dòng)機(jī)是機(jī)場(chǎng)的一項(xiàng)大型應(yīng)用設(shè)備,進(jìn)一步影響著機(jī)場(chǎng)的正常運(yùn)作,因此,真空泵電動(dòng)機(jī)的正常運(yùn)行對(duì)于機(jī)場(chǎng)來說是至關(guān)重要的。機(jī)場(chǎng)屬于人流量大,需要全天連續(xù)不斷的運(yùn)作,因而對(duì)真空泵電動(dòng)機(jī)使用的可靠性和穩(wěn)定性提出了*的要求,一旦控制回路發(fā)生故障,馬上找出故障的原因并且及時(shí)排除故障,以保證機(jī)場(chǎng)工作的正常運(yùn)作。

    由于真空泵對(duì)其工作環(huán)境的要求很高,真空泵的排氣壓力過高時(shí),都將導(dǎo)致電機(jī)過載,如沒有一定的過載保護(hù),電機(jī)長(zhǎng)時(shí)間工作在這種條件,很容易損壞。因此,作為其控制回路中的重要組成部分的真空泵電機(jī)如果經(jīng)常發(fā)生故障,這也就給正常的生產(chǎn)活動(dòng)帶來了嚴(yán)重的安全隱患。某機(jī)場(chǎng)采用ARD3T智能電動(dòng)機(jī)保護(hù)器采集線路中的三相電流、漏電流、電壓、等參數(shù)實(shí)現(xiàn)對(duì)電動(dòng)機(jī)的實(shí)時(shí)監(jiān)控和保護(hù)、控制,同時(shí)實(shí)時(shí)采集到真空泵電機(jī)線圈和電機(jī)軸承溫度后,一旦溫度超過范圍則發(fā)出停機(jī)信號(hào),來控制大功率真空泵的啟、停,并發(fā)出報(bào)警信號(hào),從而實(shí)現(xiàn)對(duì)真空泵電機(jī)的保護(hù)。在低壓配電系統(tǒng)中使用ARD3T智能型電動(dòng)機(jī)控制器,不但的降低了電動(dòng)機(jī)的故障發(fā)生率,并且用戶可以通過顯示模塊實(shí)時(shí)觀察到電路中電流、電壓、功率等電力參數(shù)以及電動(dòng)機(jī)的運(yùn)行狀況,提高了設(shè)備運(yùn)行的可靠性,減少非計(jì)劃停車次數(shù),提高了控制回路的自動(dòng)化、智能化水平,大地降低了設(shè)備管理人員的勞動(dòng)強(qiáng)度,又提高了管理人員的綜合素質(zhì)。

二、某機(jī)場(chǎng)對(duì)真空泵電動(dòng)機(jī)控制器的要求

    該機(jī)場(chǎng)占地面積大,整個(gè)地形屬于狹長(zhǎng)型。整個(gè)機(jī)場(chǎng)都需要遍布電動(dòng)機(jī)控制系統(tǒng),對(duì)象包括候機(jī)大樓、辦公區(qū)域、就餐區(qū)域、機(jī)場(chǎng)跑道等主要建筑物,因此,機(jī)場(chǎng)內(nèi)使用的真空泵電動(dòng)機(jī),部分是需要連續(xù)運(yùn)轉(zhuǎn)的,部分是需要在應(yīng)對(duì)突發(fā)性情況時(shí)實(shí)現(xiàn)連續(xù)不停機(jī)的運(yùn)轉(zhuǎn)的,一旦真空泵電動(dòng)機(jī)開始工作,是不允許出現(xiàn)跳閘停車的現(xiàn)象的,尤其在應(yīng)對(duì)突發(fā)性情況時(shí),一旦跳閘停機(jī),將可能造成嚴(yán)重的事故,給機(jī)場(chǎng)以及機(jī)場(chǎng)人員帶來巨大的經(jīng)濟(jì)損失,而且容易造成人員的傷亡。

    該機(jī)場(chǎng)采用ARD3T智能型電動(dòng)機(jī)控制器的顯示模塊,能夠?qū)崟r(shí)觀察真空泵電動(dòng)機(jī)運(yùn)行時(shí)的電壓、電流、頻率等參數(shù)以及電動(dòng)機(jī)的運(yùn)行狀況,同時(shí),通過控制器的通訊功能將信息以zui快的速度發(fā)送給后臺(tái)并對(duì)故障信息發(fā)出報(bào)警信號(hào),使操作人員*時(shí)間發(fā)現(xiàn)故障原因并及時(shí)排除故障。

    因此,某機(jī)場(chǎng)對(duì)真空泵電動(dòng)機(jī)控制器的要求如下:

    1)保護(hù)功能:實(shí)現(xiàn)對(duì)電動(dòng)機(jī)起動(dòng)超時(shí)、過載、堵轉(zhuǎn)、斷相、不平衡、欠載、接地/漏電、阻塞、過壓、欠壓、繞組超溫等保護(hù);

    2)測(cè)溫功能:實(shí)現(xiàn)多路測(cè)溫,能接入PT100、PT1000、Cu50、PTC/NTC等傳感器;

    3)顯示功能:通過分體液晶顯示模塊實(shí)時(shí)顯示電動(dòng)機(jī)運(yùn)行參數(shù);

    4)通訊功能:帶Modbus-RTU/Profibus-DP通訊接口,與上位機(jī)之間進(jìn)行信息傳遞。

三、智能型電動(dòng)機(jī)控制器的描述

    智能型電動(dòng)機(jī)保護(hù)器是目前具有水平的馬達(dá)智能保護(hù)控制單元,在具有一定的代表性。ARD3T智能型電動(dòng)機(jī)保護(hù)器可劃分為主體模塊、測(cè)量模塊、開關(guān)量模塊、模擬量模塊、溫度模塊、通訊模塊、顯示模塊等7個(gè)模塊,其中主體模塊和測(cè)量模塊是*模塊,稱為基本模塊,附加模塊采用總線供電,不需要外接輔助電源。在低壓控制終端柜和1/4模數(shù)及以上各種抽屜柜中可直接安裝使用。

圖1 100A以下ARD3T產(chǎn)品組成框圖

    基本模塊:ARD3T智能型電動(dòng)機(jī)控制器可進(jìn)行編程控制實(shí)現(xiàn)4路開關(guān)量輸入、輸出,實(shí)現(xiàn)電動(dòng)機(jī)的起、停、調(diào)試等工作。電流測(cè)量范圍可達(dá)0.4A~800A,100A以下標(biāo)配電流互感器(見圖1 100A以下ARD3T產(chǎn)品組成框圖),100A以上通過外接電流互感器實(shí)現(xiàn)電流的測(cè)量。

    開關(guān)量模塊:可實(shí)現(xiàn)對(duì)主體模塊開關(guān)量的擴(kuò)展,DI支持無源接點(diǎn)(弱電)或有源接點(diǎn)(強(qiáng)電)輸入,有源接點(diǎn)可選交流或直流供電。

    模擬量模塊:該模塊將電路中交流電流、電壓、頻率等參數(shù)轉(zhuǎn)變成直流4-20mA信號(hào),傳送給PLC或DCS系統(tǒng),為PLC或DCS自控設(shè)計(jì)提供重要數(shù)據(jù)。

    溫度模塊:可實(shí)現(xiàn)三路溫度測(cè)量,可選的傳感器類型:PT100、PT1000、Cu50、PTC/NTC。3路傳感器可以是同一類型,也可以是不同的類型。傳感器類型為:PT100、PT1000、Cu50時(shí),顯示值、保護(hù)值單位為℃;傳感器類型為:PTC、NTC時(shí),顯示值、保護(hù)值單位為Ω。

    通訊模塊:帶Modbus-RTU通訊/Profibus-DP通訊功能,用于系統(tǒng)組網(wǎng),實(shí)現(xiàn)自控或?qū)⒈Wo(hù)數(shù)據(jù)實(shí)時(shí)傳送到計(jì)算機(jī)后臺(tái)實(shí)現(xiàn)對(duì)電動(dòng)機(jī)進(jìn)行在線集中監(jiān)視管理。

    顯示模塊:通過顯示模塊,實(shí)時(shí)的顯示當(dāng)前電動(dòng)機(jī)的運(yùn)行情況和三相電流、電壓、功率、電動(dòng)機(jī)的電能等參數(shù),實(shí)現(xiàn)了實(shí)時(shí)監(jiān)視功能;一旦電動(dòng)機(jī)發(fā)生故障,保護(hù)裝置延時(shí)一段時(shí)間后控制主接觸器線圈失電,控制電動(dòng)機(jī)準(zhǔn)確停車。

四、工程典型應(yīng)用方案

 

圖2 工程典型應(yīng)用方案圖

    如圖2工程典型應(yīng)用方案圖中所示,調(diào)節(jié)轉(zhuǎn)換開關(guān)SA,實(shí)現(xiàn)控制回路的手動(dòng)/自動(dòng)/停止控制方式的選擇,手動(dòng)方式即由操作人員在現(xiàn)場(chǎng)完成,自動(dòng)方式即通過保護(hù)器的RS485通訊接口實(shí)現(xiàn)遠(yuǎn)程控制電動(dòng)機(jī),停止方式下電動(dòng)機(jī)無法啟動(dòng)。在手動(dòng)模式下,按下啟動(dòng)按鈕SB1,軟啟動(dòng)器工作來控制旁路電路開始工作(旁路電路未畫出),ARD3T智能型電動(dòng)機(jī)保護(hù)器讀取電流互感器LH和漏電流互感器LP的檢測(cè)值,保護(hù)器溫度測(cè)量端口實(shí)時(shí)采集電機(jī)軸承溫度和電機(jī)線圈溫度,并將這些參數(shù)通過RS485通訊接口發(fā)送給上位機(jī),若電動(dòng)機(jī)出現(xiàn)起動(dòng)超時(shí)、過載、堵轉(zhuǎn)、斷相、不平衡、欠載、接地/漏電、阻塞、過壓、欠壓、繞組超溫等故障,保護(hù)器讀取到的參數(shù)將發(fā)生變化,此時(shí),保護(hù)器判斷電路故障原因并控制DO2端口輸出為零,則KA2、KA3線圈失電,真空泵停止工作,同時(shí)保護(hù)器控制停止指示燈以及故障指示燈工作,并將故障信息傳遞給上位機(jī),電路實(shí)現(xiàn)了對(duì)電動(dòng)機(jī)的智能控制、保護(hù)和測(cè)量等。

五、選用ARD3T智能型電動(dòng)機(jī)控制器帶來的好處

    對(duì)于機(jī)場(chǎng)這種需要真空泵電動(dòng)機(jī)長(zhǎng)時(shí)間不間斷的運(yùn)行的場(chǎng)合,電動(dòng)機(jī)由于長(zhǎng)時(shí)間的電、熱、機(jī)械和化學(xué)作用、電源電壓波動(dòng)大或長(zhǎng)時(shí)間工作在高溫高濕環(huán)境出現(xiàn)的的故障形式主要有繞組損壞和軸承損壞兩部分[3],電動(dòng)機(jī)在運(yùn)行過程中,由于線圈及鐵芯所產(chǎn)生的銅損和鐵損及機(jī)械摩擦所產(chǎn)生的熱量,電機(jī)必定會(huì)產(chǎn)生熱量,如果線圈的溫度超過線圈絕緣材料所能夠承受的zui高溫度時(shí),絕緣材料容易發(fā)生老化、變脆,zui終絕緣層被擊穿將燒毀線圈。

    因此,對(duì)電動(dòng)機(jī)采取一定的保護(hù)是保證控制回路性能高低的關(guān)鍵,所以選用ARD3T智能型電動(dòng)機(jī)控制器后帶來的好處有:

   (1)實(shí)時(shí)顯示參數(shù),便于現(xiàn)場(chǎng)巡檢

    ARD3T智能型電動(dòng)機(jī)控制器采用模塊式設(shè)計(jì)方式,主體和測(cè)量模塊可實(shí)現(xiàn)基本的測(cè)量、保護(hù)和控制功能,通過連接線即可與其他選配模塊進(jìn)行信息傳遞。在實(shí)際的工程應(yīng)用中,用戶只需要將顯示模塊安裝在配電箱面板上,在使用時(shí)通過液晶界面可對(duì)當(dāng)前電動(dòng)機(jī)的運(yùn)行狀態(tài)一目了然,方便了用戶對(duì)電動(dòng)機(jī)的維護(hù)和控制。

    在低壓控制終端柜和1/4模數(shù)以上各種抽屜柜中可直接安裝使用。

   (2)通訊組網(wǎng)便于維護(hù)和控制

    在機(jī)場(chǎng)的真空泵控制回路中,對(duì)于設(shè)備能夠?qū)崿F(xiàn)通訊功能的要求較高,特別是在飛機(jī)跑道附近,飛機(jī)起飛、降落產(chǎn)生的噪音很大,工作人員不能長(zhǎng)時(shí)間工作在這種環(huán)境中。ARD3T智能型電動(dòng)機(jī)控制器提供了雙RS-485通訊模塊(Modbus-RTU通訊協(xié)議),通過RS-485與上位機(jī)之間的通信,能夠方便工程師通過計(jì)算機(jī)后臺(tái)實(shí)現(xiàn)遠(yuǎn)程控制和在線監(jiān)視設(shè)備的運(yùn)行狀況等。

    ARD3T智能型電動(dòng)機(jī)控制器運(yùn)用于機(jī)場(chǎng)真空泵控制系統(tǒng)中,將帶來很大的優(yōu)勢(shì)如下:

    a. 集中監(jiān)控

    用戶可通過通訊模塊實(shí)現(xiàn)在后臺(tái)實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)系統(tǒng)中各個(gè)電動(dòng)機(jī)的運(yùn)行狀況,隨時(shí)查詢各個(gè)點(diǎn)設(shè)備的運(yùn)行參數(shù),如:電動(dòng)機(jī)電流、電壓、電動(dòng)機(jī)運(yùn)行狀況、電動(dòng)機(jī)電能等,通過觀察采集到的信息,用戶可以對(duì)各個(gè)設(shè)備的電動(dòng)機(jī)運(yùn)行情況進(jìn)行實(shí)時(shí)分析處理。

    b. 智能化自控保護(hù)

    用戶在使用ARD3T智能型電動(dòng)機(jī)保護(hù)器后,如果電動(dòng)機(jī)出現(xiàn)過載、缺相、超溫等現(xiàn)象時(shí),保護(hù)器將及時(shí)終止電動(dòng)機(jī)的運(yùn)行,并對(duì)各種故障信息作出相應(yīng)的指示。在電網(wǎng)故障造成電壓瞬間較大幅度的波動(dòng)或者短時(shí)斷電又恢復(fù),帶抗晃電功能時(shí)可使電動(dòng)機(jī)保護(hù)器重新起動(dòng)。

    c. 提高了系統(tǒng)安全性、可靠性

    對(duì)于現(xiàn)場(chǎng)總線的配電系統(tǒng)來說,由分散于現(xiàn)場(chǎng)的ARD3T智能型電動(dòng)機(jī)控制器來完成對(duì)電動(dòng)機(jī)的保護(hù)、測(cè)量和控制等,對(duì)系統(tǒng)的網(wǎng)絡(luò)沒有直接的依賴性,因此采用網(wǎng)絡(luò)架構(gòu)的配電系統(tǒng),其可靠性得到了進(jìn)一步的提高。

   (3)故障記錄便于現(xiàn)場(chǎng)問題分析

    當(dāng)機(jī)場(chǎng)真空泵電動(dòng)機(jī)發(fā)生故障后,應(yīng)及時(shí)將備用電動(dòng)機(jī)投上而不影響運(yùn)行機(jī)制。對(duì)出現(xiàn)問題的電動(dòng)機(jī)應(yīng)及時(shí)處理以確保機(jī)場(chǎng)設(shè)備連續(xù)運(yùn)作,早期的處理方法需要花大量的人力、物力、時(shí)間才能分析出來,不便于應(yīng)用。而ARD3T智能型電動(dòng)機(jī)控制器強(qiáng)大的故障記錄、運(yùn)行管理信息為維護(hù)人員節(jié)省了大量的時(shí)間,提高了排除故障的效率,進(jìn)一步提高了控制回路的性能[4]。

    ARD3T智能型電動(dòng)機(jī)保護(hù)器具有控制精度高、節(jié)能、保護(hù)動(dòng)作靈敏度高、工作可靠性高等優(yōu)點(diǎn),使得機(jī)場(chǎng)真空泵電動(dòng)機(jī)充分發(fā)揮過載能力,又可以避免損壞電動(dòng)機(jī),不僅提高了電力拖動(dòng)系統(tǒng)的可靠性,也使得生產(chǎn)過程的連續(xù)性得到了大大的提高,做到了可靠性和經(jīng)濟(jì)性的統(tǒng)一。

參考文獻(xiàn):

[1]《ARD智能電動(dòng)機(jī)控制器在工業(yè)生產(chǎn)過程控制中的應(yīng)用》 周佳,江蘇安科瑞電器制造有限公司;

[2]《電動(dòng)機(jī)保護(hù)器的保護(hù)原理及應(yīng)用淺析》扁旭濤,《時(shí)代報(bào)告》;

[3]《ARD智能電動(dòng)機(jī)控制器在苯乙烯生產(chǎn)過程中的應(yīng)用》周佳,江蘇安科瑞電器制造有限公司;

[4]《淺析電動(dòng)機(jī)保護(hù)器的保護(hù)原理及應(yīng)用》張振偉。

作者簡(jiǎn)介:徐霜,女,安科瑞電氣股份有限公司,主要研究方向?yàn)殡姍C(jī)保護(hù)節(jié)能控制

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