摘要：電機(jī)設(shè)備廣泛應(yīng)用于水泥企業(yè)，水泥生產(chǎn)企業(yè)能耗高、污染大，需要設(shè)備連續(xù)工作，電機(jī)作為水泥行業(yè)設(shè)備的動力來源，其安全、穩(wěn)定可靠的運(yùn)行對水泥行業(yè)的穩(wěn)定生產(chǎn)起著至關(guān)重要的作用，本文綜合介紹了ARD2F智能電機(jī)保護(hù)器在水泥廠的實(shí)際應(yīng)用，闡述了ARD2F智能電機(jī)保護(hù)器產(chǎn)品的特點(diǎn)及其智能保護(hù)、測量、控制和通信，供工程設(shè)計參考。

關(guān)鍵詞：水泥、電機(jī)保護(hù)、智能通信

一、引言

隨著現(xiàn)代水泥工業(yè)生產(chǎn)規(guī)模的擴(kuò)大，生產(chǎn)設(shè)備的規(guī)模也越來越大，所需的拖動電機(jī)的功率也越來越大。水泥廠的生產(chǎn)工藝比較復(fù)雜，可以總結(jié)為原料制備（一磨）、熟料煅燒(一燒)、水泥研磨（二次研磨）。因此，低壓電機(jī)作為水泥生產(chǎn)過程中常用的機(jī)組，數(shù)量多、種類復(fù)雜。隨著科技的不斷進(jìn)步和工藝控制過程的不斷完善，特別是為了滿足自動化生產(chǎn)的要求，迫切需要開發(fā)和完善電機(jī)的控制和保護(hù)設(shè)備，實(shí)現(xiàn)整個自動化生產(chǎn)過程和大型機(jī)械設(shè)備的遙控、遙控、遙控、故障診斷和集中控制功能。

水泥生產(chǎn)是一項龐大的工程，生產(chǎn)環(huán)境惡劣，粉塵污染嚴(yán)重。由于生產(chǎn)工藝的限制，工作場所通風(fēng)條件差，環(huán)境溫度高。此外，還需要設(shè)置大量的工作站，包括原材料控制站、破碎站、原材料研磨站、熟料庫控制站、水泥研磨控制站、水泥包裝控制站等。然而，在這些站點(diǎn)，大量的低壓電機(jī)被用來控制其他設(shè)備的運(yùn)行。由于通信功能不靈活、儀表功能單一等條件的限制，簡單的電壓表、電流表、電能表、頻率表無法滿足電廠設(shè)備自動化生產(chǎn)的要求。水泥工業(yè)生產(chǎn)過程的特點(diǎn)是長周期運(yùn)行，一旦啟動，在無特殊情況的前提下，一般不會停機(jī)?，F(xiàn)代大型水泥企業(yè)的年經(jīng)營率很高，需要高質(zhì)量、高可靠性的電氣設(shè)備，以確保其生產(chǎn)過程的連續(xù)性，一旦故障停止，將造成巨大的經(jīng)濟(jì)損失。智能電機(jī)保護(hù)器可實(shí)現(xiàn)重載啟動，實(shí)現(xiàn)電機(jī)溫度保護(hù)，還提供各種測控功能和控制模式，能滿足水泥生產(chǎn)過程中電機(jī)設(shè)備的保護(hù)和控制要求，不僅能提高電機(jī)設(shè)備的運(yùn)行能力，延長電機(jī)設(shè)備的使用壽命，還能提高企業(yè)生產(chǎn)效率，節(jié)約能源。本文介紹了ARD2F智能電機(jī)保護(hù)器在水泥生產(chǎn)中的實(shí)際應(yīng)用。

二、水泥生產(chǎn)對保護(hù)器的功能要求

水泥工業(yè)電機(jī)是一種大容量、高負(fù)荷連續(xù)運(yùn)行的設(shè)備。如果電機(jī)長期承受大負(fù)荷，繞組上的溫度會升高，降低絕緣性能，甚至損壞絕緣，縮短電機(jī)的使用壽命。因此，電機(jī)設(shè)備在水泥生產(chǎn)過程中的可靠性、穩(wěn)定性和功能要求非常高。在生產(chǎn)、運(yùn)行或設(shè)備維護(hù)過程中，常見的電機(jī)故障可分為以下幾種：

1、機(jī)械故障

1)掃膛：由于軸承損壞、軸彎或維修人員裝配不當(dāng)，導(dǎo)致定轉(zhuǎn)子摩擦；

2)軸承損壞:由于軸承裝配不當(dāng)、定/轉(zhuǎn)子鐵心軸向錯位或轉(zhuǎn)軸機(jī)再加工后精度不足，電機(jī)本體運(yùn)行溫升過高；

3)振動：由于電機(jī)本身或傳動裝置不良等原因。

2、電氣故障

1）缺相運(yùn)行：電機(jī)堵塞時，電流遠(yuǎn)大于正常工作電流。在這種情況下，運(yùn)行時間過長或啟動過于頻繁，會導(dǎo)致電機(jī)繞組燒毀；

2）繞組短路或接地：匝間短路是由電機(jī)溫度異常升高引起的，接地故障主要是由繞組絕緣損壞引起的；

3)三相電流不平衡：由于電機(jī)外部電源電壓不平衡或內(nèi)繞組匝間短路或電機(jī)維修時線圈匝數(shù)錯誤或接線錯誤。

因此，有必要對水泥廠的電機(jī)設(shè)備進(jìn)行有效的維護(hù)。ARD2F智能電機(jī)保護(hù)器的具體功能要求如下：

（1）完善的電機(jī)保護(hù)功能

保護(hù)器通過采集電路中的三相交流電流、三相交流電壓、剩余電流、PTC熱電阻值、電機(jī)電能等電力參數(shù)，以及電機(jī)運(yùn)行過程中的各種運(yùn)動狀態(tài)，實(shí)現(xiàn)過載反時限、過載時限、接地、啟動加時、漏電、欠載、斷相、堵塞、阻塞、短路、溢出、不平衡（電流、電壓）、綜合保護(hù)過功率、欠功率、過壓、欠壓、相序、溫度、TE時間、外部故障、啟動次數(shù)限制、運(yùn)行時間報警、故障次數(shù)報警，確保水泥廠生產(chǎn)工作的安全連續(xù)運(yùn)行。

(2)及時排除電機(jī)運(yùn)行故障功能

在水泥生產(chǎn)現(xiàn)場電機(jī)運(yùn)行過程中，電機(jī)設(shè)備通過電機(jī)保護(hù)器進(jìn)行檢測。電機(jī)出現(xiàn)情況時，應(yīng)及時發(fā)出報警信號，并記錄故障信息，方便維修人員查找故障原因并及時處理，確保電機(jī)設(shè)備在故障發(fā)生時運(yùn)行的可靠性和靈敏度。

(3)現(xiàn)場各設(shè)備的遠(yuǎn)程監(jiān)測功能

水泥生產(chǎn)現(xiàn)場環(huán)境惡劣。保護(hù)器不僅需要提供電機(jī)設(shè)備的保護(hù)功能，還需要通過Modbus帶RS-485通信接口-RTU/Profibus-DP通信協(xié)議與上位機(jī)管理系統(tǒng)通信連接，實(shí)現(xiàn)對電機(jī)運(yùn)行狀態(tài)和電力參數(shù)的實(shí)時監(jiān)控，確保后臺操作人員能夠讀取和修改水泥生產(chǎn)現(xiàn)場電機(jī)保護(hù)器的各種整定參數(shù)，通過后臺人機(jī)界面實(shí)時觀察當(dāng)前現(xiàn)場電機(jī)控制電路的工作狀態(tài)和供電質(zhì)量，實(shí)現(xiàn)對生產(chǎn)現(xiàn)場設(shè)備的遠(yuǎn)程實(shí)時監(jiān)控。

三、安科瑞電機(jī)保護(hù)器在水泥廠的應(yīng)用案例

水泥生產(chǎn)過程較多，有效應(yīng)用于電機(jī)保護(hù)設(shè)備控制電路，滿足水泥廠大型控制系統(tǒng)的要求。水泥廠控制系統(tǒng)通過ProfibusDP通信接口和PC、接觸器、電機(jī)等設(shè)備，工程師通過監(jiān)控計算機(jī)和生產(chǎn)管理軟件完成整個系統(tǒng)設(shè)備的數(shù)據(jù)采集、處理、顯示和監(jiān)控功能，滿足權(quán)限和邏輯，通過遠(yuǎn)程控制軟件實(shí)現(xiàn)相應(yīng)的電機(jī)設(shè)備。

圖1現(xiàn)場安裝照片

水泥廠采用電機(jī)保護(hù)控制電路保護(hù)器，取代熱繼電器作為電機(jī)過載保護(hù)控制元件，采用先進(jìn)的通信技術(shù)，實(shí)現(xiàn)水泥生產(chǎn)中電機(jī)設(shè)備控制的自動化。90L顯示模塊嵌入開關(guān)抽屜活動面板，簡化水泥廠控制柜接線，使配電室內(nèi)設(shè)備運(yùn)行和故障狀態(tài)清晰可見，方便工程師隨時調(diào)整系統(tǒng)、設(shè)置參數(shù)、顯示、監(jiān)控、維護(hù)。ARD2F保護(hù)器應(yīng)用于水泥廠生產(chǎn)線電機(jī)設(shè)備的控制電路，滿足水泥廠對電機(jī)保護(hù)的要求。圖2為ARD2F智能電機(jī)保護(hù)器應(yīng)用于水泥廠電機(jī)設(shè)備控制電路的工作原理圖：

圖2ARD2F智能電機(jī)保護(hù)器應(yīng)用于某水泥廠電機(jī)設(shè)備控制電路接線圖

由于現(xiàn)代水泥廠使用的大型電機(jī)設(shè)備較多，110kW以上的電機(jī)均安裝在主回路上?？紤]到不同的水泥生產(chǎn)工藝和企業(yè)投入的資金，電機(jī)需要不同的啟動方式。ARD2F智能電機(jī)保護(hù)器提供靈活的聯(lián)鎖功能，實(shí)現(xiàn)直接啟動、雙向啟動、星/三角啟動、自耦變壓器啟動等，有效保護(hù)和控制水泥廠大型設(shè)備的電機(jī)[2]。

四、ARD2F產(chǎn)品介紹

ARD2F智能電機(jī)保護(hù)器適用于額定電壓至660V的低壓電機(jī)電路，集保護(hù)、測量、控制、通信、運(yùn)行和維護(hù)于一體。其完善的保護(hù)功能保證了電機(jī)的安全運(yùn)行，具有邏輯可編程功能，可以滿足各種控制方法?？蛇x擇不同的通信模塊來滿足現(xiàn)場通信的需求。

本產(chǎn)品采用分體式結(jié)構(gòu)，由主體、顯示單元、互感器組成，可適應(yīng)各種柜體的安裝。

技術(shù)參數(shù)

功能特點(diǎn)

■支持基波和全波電力參數(shù)測量（U、I、P、Q、S、PF、F、EP、EQ），電流與電流不平衡、電流正序、負(fù)序、零序分量、電壓、三相電壓相角、剩余電流。

■保護(hù)功能包括過載反時限、過載定時限、接地、啟動加時、漏電、欠載、斷相、堵塞、堵塞、短路、溢出、不平衡(電流、電壓)、過功率、欠功率、過壓、欠壓、相序、溫度、TE時間、外部故障、啟動次數(shù)限制、運(yùn)行時間報警、故障次數(shù)報警。

■9路可編程DI輸入，默認(rèn)采用內(nèi)置DC24V電源，也可選擇外部有源濕接點(diǎn)。

■5路可編程DO輸出，滿足直接啟動、星三角啟動、自耦變壓器啟動等多種啟動方式。通過通信總線，可以實(shí)現(xiàn)主站對電機(jī)的遙控“啟停"。

■可選抗震功能：支持搖電立即重啟，失壓重啟。

■可選MODBUS_RTU通信、PROFIBUSDP通信，支持2路通信接口。

■可選擇1路DC4-20ma模擬輸出接口，與DCS系統(tǒng)相連，實(shí)現(xiàn)對現(xiàn)場設(shè)備的監(jiān)控。

■有故障記錄、起動記錄、停車記錄、DI變位記錄、再起動記錄等各種事件記錄。

■顯示界面液晶顯示，支持中英文切換。

五、結(jié)束語

隨著電子技術(shù)和通信技術(shù)的不斷發(fā)展。電機(jī)保護(hù)器也在朝著多元化的方向發(fā)展，電機(jī)保護(hù)器在水泥企業(yè)中的應(yīng)用越來越廣泛。合理選擇電機(jī)設(shè)備的保護(hù)功能和方法，可以提高設(shè)備運(yùn)行的可靠性，防止和消除電機(jī)燒毀，減少非計劃停車造成的損失，降低企業(yè)的生產(chǎn)成本。

安科瑞侯文莉