智能型電機(jī)保護(hù)控制器在水泥廠中的應(yīng)用分析

傳統(tǒng)的水泥廠對(duì)電動(dòng)機(jī)的過(guò)載保護(hù)都是利用熱繼電器這種控制元件，但是隨著水泥廠生產(chǎn)工藝朝著自動(dòng)化方向轉(zhuǎn)變和自動(dòng)化工藝的到來(lái)，使得熱繼電器無(wú)法使用于電動(dòng)機(jī)，隨之采用將一種*的電動(dòng)機(jī)保護(hù)器來(lái)作為電動(dòng)機(jī)的保護(hù)元件。采用電動(dòng)機(jī)保護(hù)器作為保護(hù)裝置，使得電動(dòng)機(jī)的安全系數(shù)在原來(lái)的基礎(chǔ)上顯著提高。在此基礎(chǔ)上，對(duì)于電動(dòng)機(jī)的控制也漸漸趨向部分自動(dòng)化。本文主要對(duì)電機(jī)保護(hù)器的原理及優(yōu)勢(shì)進(jìn)行了分析，并提出了電機(jī)保護(hù)器的選用原則。

隨著電氣自動(dòng)化時(shí)代的到來(lái)，對(duì)于水泥廠的電機(jī)保護(hù)元件來(lái)說(shuō)，原來(lái)的熱繼電器漸漸被取代，取而代之的則是一種*的電動(dòng)機(jī)智能保護(hù)器，簡(jiǎn)稱(chēng)電機(jī)保護(hù)器。原來(lái)的熱繼電器雖然在結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)方面比較簡(jiǎn)單、體積小，使用起來(lái)也比較方便，投入成本也較低。但是由于其在設(shè)計(jì)方面精度比較低、動(dòng)作也不穩(wěn)定，而且在使用過(guò)程中容易誤動(dòng)作，在保護(hù)電機(jī)方面功能過(guò)于單一，導(dǎo)致不能實(shí)現(xiàn)集中監(jiān)測(cè)，所以漸漸被替代。大多數(shù)的水泥廠也都在使用智能電動(dòng)機(jī)保護(hù)器檢測(cè)系統(tǒng)。

一、對(duì)于電動(dòng)機(jī)保護(hù)器的簡(jiǎn)單介紹

1.1、電動(dòng)機(jī)保護(hù)器的元器件組成

電動(dòng)機(jī)保護(hù)器有一定的硬件部分的設(shè)置，電動(dòng)機(jī)自帶有標(biāo)準(zhǔn)的485接口，這樣對(duì)于用戶(hù)來(lái)說(shuō)組網(wǎng)比較便捷，而且可以構(gòu)成不同種類(lèi)的控制系統(tǒng)，如集中式控制系統(tǒng)、集散式控制系統(tǒng)以及分布式的控制系統(tǒng)。主要原理就是通過(guò)增加輸出模塊的模擬量，從而輸出4?20mA的模擬量信號(hào)。將這種信號(hào)傳輸給系統(tǒng)，對(duì)于用戶(hù)集中控制系統(tǒng)有一定的作用。在此基礎(chǔ)上，將微處理技術(shù)運(yùn)用于電機(jī)保護(hù)器，并且采用模塊化的設(shè)計(jì)結(jié)構(gòu)，對(duì)于控制系統(tǒng)有積極的作用。因?yàn)槟K化結(jié)構(gòu)產(chǎn)品體積非常小，而且結(jié)構(gòu)看起來(lái)緊湊，在安裝方面也較為便捷。

另外，電動(dòng)機(jī)控制單元是由低壓斷路器、電動(dòng)機(jī)以及接觸器等電控元件組成。除此之外，還有比較方便的連鎖功能，增加了其開(kāi)啟方式。如可利用直接保護(hù)的啟動(dòng)方式或者利用電阻進(jìn)行降壓的方式進(jìn)行啟動(dòng)，也可以釆取三角形的方式進(jìn)行啟動(dòng)。由上述可知，電動(dòng)機(jī)保護(hù)器是由兩部分組成的：一部分就是比較重要的模塊，稱(chēng)之為主要模塊，這部分的功能是完成測(cè)量以及保護(hù)等比較重要的功能；另一部分則是輔助性的模塊，這部分主要是為主要模塊服務(wù)的，主要是由顯示部分、外置的電流互感器以及外置的漏電互感器組成。

1.2、對(duì)保護(hù)器的顯示模塊以及主體模塊進(jìn)行介紹

對(duì)于顯示模塊來(lái)說(shuō)，它的工作原理主要是通過(guò)一定的平臺(tái)，如LPC2 134平臺(tái)，測(cè)量并設(shè)定具體的參數(shù)，并通過(guò)人機(jī)的界面顯示出來(lái)，對(duì)少部分參數(shù)進(jìn)行設(shè)定并操作，從而查看設(shè)備運(yùn)行的情況、出現(xiàn)的故障以及相應(yīng)的報(bào)警信息。顯示模塊對(duì)于參數(shù)等信息的顯示主要釆用的是液晶顯示的方式，而主體部分的顯示主要是由點(diǎn)陣式的液晶組成的，全部使用的都是中文顯示菜單。

和顯示模塊不同的是，主體模塊相對(duì)來(lái)說(shuō)組成比較復(fù)雜。主體模塊分為不同的幾個(gè)部分，如釆樣電路（針對(duì)電流、電壓、溫度設(shè)置的）、端子按鈕采集電路、數(shù)字信號(hào)處理器、出口繼電器、顯示端口以及通訊部分。主體模塊主要釆用的是交流采樣的技術(shù)，經(jīng)過(guò)采樣10倍的電流值，而且使用的是雙看門(mén)狗的設(shè)計(jì)技術(shù)以及性能非常好的數(shù)字信號(hào)處理系統(tǒng)，因?yàn)檫@種數(shù)字信號(hào)處理系統(tǒng)擴(kuò)展性和集成度都比其他系統(tǒng)高。這部分使用的軟件分為以下幾個(gè)部分，如電流、電壓、溫度、漏電以及接觸器等狀態(tài)釆樣。

在此基礎(chǔ)上，它是通過(guò)電機(jī)本身的性質(zhì)，并通過(guò)采集電流、電壓、漏電以及熱電阻等部分狀態(tài)。在此基礎(chǔ)上，利用提前設(shè)定的運(yùn)行方式來(lái)計(jì)算電動(dòng)機(jī)運(yùn)行的基本工況。電機(jī)本身有一個(gè)保護(hù)定值，可以根據(jù)保護(hù)定值來(lái)判斷是保護(hù)還是報(bào)警。當(dāng)進(jìn)行相關(guān)保護(hù)的時(shí)候，要及時(shí)進(jìn)行切斷電源和存儲(chǔ)的操作，以供査詢(xún)。除此以外，對(duì)于硬件部分來(lái)說(shuō)，主要是通過(guò)電流互感器非接觸采集電動(dòng)機(jī)所通過(guò)的電流、電壓以及接觸器的相關(guān)狀態(tài)、電機(jī)溫度等一些信號(hào)，在此基礎(chǔ)上判斷是否要進(jìn)行報(bào)警操作或者是跳閘保護(hù)操作以及相關(guān)的連鎖功能。

1.3、電機(jī)保護(hù)器的功能

將電機(jī)保護(hù)器運(yùn)用于水泥廠的電機(jī)，主要有以下作用：頻率保護(hù)；溫度保護(hù)；過(guò)載或過(guò)壓保護(hù)、斷相保護(hù)、相序保護(hù)、不平衡保護(hù)、堵轉(zhuǎn)、漏電以及接地保護(hù)等，而且端子功能是可進(jìn)行編程的。

二、關(guān)于監(jiān)控管理系統(tǒng)的介紹

2.1、監(jiān)控管理系統(tǒng)的工作原理

采用不同的總線，即過(guò)程總線：過(guò)程總線的傳送速度在9.6?12 m波特之間選擇，而且在總線系統(tǒng)開(kāi)始啟動(dòng)的時(shí)候，所有在總線上連接的設(shè)備的速度都是相同的；而過(guò)程總線也基本上用于一些工程的自動(dòng)化車(chē)間里邊，主要是進(jìn)行車(chē)間監(jiān)控以及相關(guān)的數(shù)據(jù)通信。目標(biāo)主要是連接現(xiàn)場(chǎng)設(shè)備到車(chē)間監(jiān)控的數(shù)字控制以及現(xiàn)場(chǎng)的通信網(wǎng)絡(luò)，實(shí)現(xiàn)了工廠的自動(dòng)化控制。其基本的特征是開(kāi)放式且不依賴(lài)廠家的一種總線標(biāo)準(zhǔn)，意思就是不同廠商生產(chǎn)的設(shè)備不用廠商對(duì)其進(jìn)行特別的設(shè)置或調(diào)整就能進(jìn)行通信。

還有一種網(wǎng)絡(luò)通訊協(xié)議總線，這種總線的成本比較低廉，普遍使用于低速現(xiàn)場(chǎng)。而且網(wǎng)絡(luò)通訊協(xié)議總線的保護(hù)器是通過(guò)一個(gè)通訊管理機(jī)接入監(jiān)控網(wǎng)絡(luò)的，而過(guò)程總線不同于網(wǎng)絡(luò)通訊協(xié)議總線，它是直接接入服務(wù)器網(wǎng)絡(luò)的。服務(wù)器是和工程師所在的站點(diǎn)以及操作員所在的站點(diǎn)，通過(guò)交換機(jī)連接在同一個(gè)網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)內(nèi)的。所以，服務(wù)器釆集各電機(jī)各個(gè)狀態(tài)的工況主要是通過(guò)現(xiàn)場(chǎng)總線實(shí)現(xiàn)。在此基礎(chǔ)上，為工程師所在的站點(diǎn)和操作員所在的站點(diǎn)共同服務(wù)。

2.2、監(jiān)控管理系統(tǒng)的選用原則

電機(jī)保護(hù)器可以根據(jù)不同的方式分為不同種類(lèi)，按照額定工作電壓以及電流范圍分類(lèi)，可以分為380V和220V兩種；對(duì)應(yīng)的電流范圍為6A、60A兩種等級(jí)。這種電機(jī)保護(hù)器在使用的時(shí)候，先要了解到電機(jī)所在控制回路的工作電壓以及負(fù)載的額定電流，然后據(jù)此選擇對(duì)應(yīng)的電流量程范圍。

在現(xiàn)實(shí)的工程實(shí)踐中，因?yàn)榇蟛糠炙鄰S工廠由于工程量比較大、產(chǎn)量也比較大，所以使用的都是大型的電動(dòng)機(jī)。為了提高其互換性，減少備用件的數(shù)量。對(duì)于功率在110kW或者功率更高的電機(jī)來(lái)說(shuō)，都是通過(guò)在主回路裝電流互感器的方式進(jìn)行保護(hù)的。即先將一次電流轉(zhuǎn)變?yōu)樾∮?A的二次電流，然后接入量程范圍為6A的電動(dòng)機(jī)保護(hù)器。在此基礎(chǔ)上，控制和保護(hù)了大型設(shè)備的電機(jī)。

除此之外，電機(jī)保護(hù)器也可以按照其結(jié)構(gòu)形式的不同進(jìn)行分類(lèi)，可以分為一體式的電機(jī)保護(hù)器和分體式的電機(jī)保護(hù)器。對(duì)于一體式的電機(jī)保護(hù)器來(lái)說(shuō)，其結(jié)構(gòu)是一個(gè)整體，這種電機(jī)保護(hù)器主要運(yùn)用于固定柜安裝；而對(duì)于分體式的電機(jī)保護(hù)器來(lái)說(shuō)，它分為顯示器部分以及互感器部分，而且在固定的范圍內(nèi)是可以隨意進(jìn)行安裝的，所以比較適合在*抽屜式的開(kāi)關(guān)柜中安裝。在工程實(shí)踐中，因?yàn)榇蟛糠质怯玫亩际堑蛪旱某閷鲜降拈_(kāi)關(guān)柜，所以將顯示的表頭直接鑲嵌安裝在開(kāi)關(guān)抽屜的活動(dòng)面板里。

在此程度上使得柜內(nèi)的接線變得簡(jiǎn)單，而且系統(tǒng)隨時(shí)也能調(diào)整、設(shè)置參數(shù)以及實(shí)現(xiàn)顯示、監(jiān)控的功能。顯示面板對(duì)于設(shè)備運(yùn)行的實(shí)時(shí)情況以及出現(xiàn)的狀況能夠隨時(shí)檢測(cè)和顯示，便于對(duì)設(shè)備更好地了解，對(duì)于隨時(shí)出現(xiàn)的故障也能及時(shí)進(jìn)行處理和檢修。在一定程度上提高了對(duì)電機(jī)的保護(hù)效果，提升了生產(chǎn)效率。

本文主要對(duì)電機(jī)保護(hù)器的原理及優(yōu)勢(shì)進(jìn)行了分析，并提出了電機(jī)保護(hù)器的選用原則：對(duì)固定柜安裝釆用一體式的電機(jī)保護(hù)器，對(duì)抽屜式的開(kāi)關(guān)柜安裝采用分體式的電機(jī)保護(hù)器，或者按照額定的工作電壓及電流的范圍進(jìn)行分類(lèi)，如220V或者380V兩種。對(duì)水泥廠的電機(jī)來(lái)說(shuō)，主要采用的是后者。這在一定程度上預(yù)防了電機(jī)的燒毀，保證了設(shè)備正常運(yùn)轉(zhuǎn)。

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