FS－ZDⅡ抗晃電再起動(dòng)繼電器在南化合成氨部的應(yīng)用

嚴(yán)金云 陳 琳 黃 威

（1.南京化工職業(yè)技術(shù)學(xué)院，南京 210048；2.南化公司檢維修部電修分部，南京 210044）

南化公司作為大型化工企業(yè)，其合成氨部連續(xù)性生產(chǎn)要求很高。許多由交流電動(dòng)機(jī)驅(qū)動(dòng)的關(guān)鍵設(shè)備在工藝流程上是不允許跳閘停車的，否則將會(huì)造成整個(gè)系統(tǒng)非計(jì)劃停運(yùn)，給企業(yè)帶來(lái)很大的經(jīng)濟(jì)損失。實(shí)際運(yùn)行中有很多不確定因素引起電網(wǎng)晃電，造成電動(dòng)機(jī)控制元件接觸器釋放，電機(jī)停機(jī)進(jìn)而導(dǎo)致整個(gè)裝置停車。為了避免晃電造成的不必要的損失，有必要對(duì)合成氨部電機(jī)拖動(dòng)系統(tǒng)容易受晃電影響的環(huán)節(jié)進(jìn)行改造，增強(qiáng)整個(gè)電力系統(tǒng)抵御晃電的能力。筆者通過(guò)合成氨部對(duì)電機(jī)防晃電改造實(shí)例詳細(xì)介紹了 FS－ZDⅡ抗晃電再起動(dòng)繼電器在接觸器防晃電方面的應(yīng)用。

1 防晃電設(shè)備選型

交流接觸器在合成氨部的低壓電動(dòng)機(jī)控制系統(tǒng)中應(yīng)用非常廣泛，由于結(jié)構(gòu)特點(diǎn)存在電網(wǎng)晃電時(shí)合閘線圈短時(shí)斷電現(xiàn)象，同時(shí)，電壓過(guò)低時(shí)線圈對(duì)鐵心的吸力小于釋放彈簧的彈力而使接觸器釋放，因此，要解決晃電的影響，需要采用一些具備防晃電功能的元器件對(duì)原有控制電路進(jìn)行改造。目前市場(chǎng)上防晃電產(chǎn)品有很多，結(jié)構(gòu)原理及技術(shù)特點(diǎn)各不相同，常見的有以下幾種。

1.1 節(jié)能型交流接觸器

節(jié)能型交流接觸器特點(diǎn)是有比較低的保持電壓，如CJ20J系列交流接觸器標(biāo)稱的控制電源吸合電壓范圍為85%～110% Us、釋放電壓范圍為20%～75% Us。

1.2 FS防晃電交流接觸器

FS防晃電交流接觸器其操作接通、分?jǐn)嗯c常規(guī)接觸器完全相同。電源正常狀態(tài)下，控制模塊處于儲(chǔ)能狀態(tài)，當(dāng)有“晃電”發(fā)生使電壓降到接觸器的維持電壓以下時(shí)，控制模塊開始工作，以儲(chǔ)能釋放的形式保持接觸器繼續(xù)吸合，避免交流接觸器跳閘。當(dāng)電源電壓恢復(fù)后，控制模塊又轉(zhuǎn)入儲(chǔ)能狀態(tài)。

FS防晃電接觸器接線圖如圖1所示，與普通接觸器接線有區(qū)別，在停止按鈕SB1斷開，在發(fā)出分閘指令的同時(shí)，短接FS接觸器的A1和A3端子釋放儲(chǔ)能，F(xiàn)S接觸器才能迅速分閘，如果線路接錯(cuò)接觸器，就會(huì)出現(xiàn)分閘不成功的情況。

圖1 FS防晃電交流接觸器控制原理圖

1.3 FS－MD延時(shí)模塊的控制電路

FS－MD延時(shí)模塊可以通過(guò)面板設(shè)定延時(shí)時(shí)間0.3～6.6s（時(shí)間等級(jí)為 0.3s），使交流接觸器按設(shè)定時(shí)間延時(shí)脫扣，抵御“晃電”。FS－MD延時(shí)模塊控制原理圖如圖2所示。

圖2 FS－MD延時(shí)模塊控制電路

圖中延時(shí)模塊的1、3端子輸入220V交流電源，5、6端子輸出100V直流電壓，實(shí)現(xiàn)交流接觸器的直流無(wú)聲運(yùn)行。延時(shí)模塊的內(nèi)部控制電路一旦監(jiān)測(cè)到1、3端子輸入的交流電源發(fā)生晃電，則根據(jù)預(yù)先設(shè)定的延時(shí)時(shí)間維持5、6端子輸出的直流電壓，確保接觸器不會(huì)釋放，起到防晃電的作用。

1.4 FS－ZDⅡ抗晃電再起動(dòng)繼電器

FS－ZDⅡ抗晃電再起動(dòng)繼電器采用單片機(jī)控制，是用于控制220V或380V交流接觸器再次起動(dòng)的控制器，它可以通過(guò)面板設(shè)置所有參數(shù)且使其可視化并實(shí)現(xiàn)以下功能。

1）延時(shí)再起動(dòng)設(shè)定時(shí)間：0.5～30s，晃電結(jié)束電壓恢復(fù)后，按照這個(gè)時(shí)間進(jìn)行延時(shí)起動(dòng)。

2）閉鎖不起動(dòng)設(shè)定時(shí)間：0.5～30s，當(dāng)晃電持續(xù)時(shí)間超過(guò)這個(gè)時(shí)間，將閉鎖不起動(dòng)。

3）記錄并顯示起動(dòng)次數(shù)和電網(wǎng)的晃電次數(shù)。

圖3所示為采用FS－ZDⅡ防晃電再起動(dòng)繼電器的三相異步電動(dòng)機(jī)起動(dòng)控制線路，當(dāng)按下起動(dòng)按鈕 SB2后，接觸器KM吸合，其輔助常開觸點(diǎn)閉合完成自保，主觸頭閉合電機(jī)開始運(yùn)轉(zhuǎn)。當(dāng)系統(tǒng)發(fā)生晃電時(shí)，接觸器KM釋放。與此同時(shí)，F(xiàn)S－ZDⅡ自起動(dòng)繼電器通過(guò)8、9電源輸入端子監(jiān)測(cè)到線路發(fā)生晃電，如果電網(wǎng)在規(guī)定時(shí)間內(nèi)恢復(fù)正常，則FS－ZDⅡ自起動(dòng)繼電器的5、6端子按設(shè)定的時(shí)間延時(shí)后閉合自動(dòng)起動(dòng)電動(dòng)機(jī)。

圖3 采用FS－ZDⅡ防晃電再起動(dòng)繼電器的起動(dòng)控制線路

筆者對(duì)以上4種防晃電產(chǎn)品的功能及技術(shù)特點(diǎn)進(jìn)行了比較，節(jié)能型接觸器雖然可以防止相當(dāng)一部分電壓驟降型晃電造成的影響。但節(jié)能型交流接觸器對(duì)于電源短時(shí)中斷的晃電情況無(wú)能為力，顯然不符合要求。FS－MD模塊可以適用各種類型的晃電，但是一個(gè)FS－MD模塊只能匹配一臺(tái)接觸器，而需要改造電機(jī)的控制回路都比較復(fù)雜，有很多聯(lián)鎖條件。線路中除了主接觸器外還有一些輔助的繼電器協(xié)同工作，主接觸器線圈中往往串接了這些繼電器的輔助觸點(diǎn)，因此僅僅主接觸器防晃電是不夠的，所以FS－MD模塊也不能滿足要求。剩下的FS防晃電交流接觸器和 FS－ZDⅡ系列抗晃電再起動(dòng)繼電器雖然都可以滿足使用要求，但防晃電機(jī)理是有區(qū)別的，防晃電再起動(dòng)繼電器是發(fā)生晃電時(shí)先將接觸器釋放，晃電結(jié)束后再合上接觸器；抗晃電接觸器則是保持接觸器不釋放來(lái)躲過(guò)晃電。FS防晃電交流接觸器的缺點(diǎn)是這種控制線路對(duì)原有控制回路改動(dòng)大，圖1所示僅為簡(jiǎn)單的示意圖，實(shí)際的電機(jī)控制電路更為復(fù)雜，原理圖如圖4所示，不僅有停車按鈕，還有DCS停車聯(lián)鎖和電氣保護(hù)聯(lián)鎖，線路改動(dòng)更復(fù)雜，改造成本也更高。

圖4 FS防晃電交流接觸器的實(shí)際控制原理圖

相比之下，F(xiàn)S－ZDⅡ抗晃電自起動(dòng)繼電器不僅功能強(qiáng)大、體積小巧，而且線路簡(jiǎn)單對(duì)原有控制回路改動(dòng)極少改造成本低，更適合于對(duì)舊的控制線路進(jìn)行改造。鑒于以上比較和分析，最終確定采用FS－ZDⅡ防晃電再起動(dòng)繼電器進(jìn)行防晃電改造。

2 改造線路控制原理圖設(shè)計(jì)

在原有控制電路的基礎(chǔ)上，筆者對(duì)合成氨部MP401A/B等8臺(tái)異步電動(dòng)機(jī)控制電路進(jìn)行了簡(jiǎn)單的改造，控制原理圖如圖5所示。虛線框內(nèi)為FSZDⅡ防晃電再起動(dòng)繼電器，線路防晃電再起動(dòng)控制原理如下：當(dāng)電網(wǎng)發(fā)生晃電時(shí)，KA1（儀表DCS閉鎖信號(hào)）、K2F（電氣故障出口中間）、K2.1（主接觸器）中任一繼電器或接觸器受晃電影響釋放都會(huì)造成電機(jī)跳閘。此時(shí)K79（FS－ZDⅡ防晃電再起動(dòng)繼電器）通過(guò)8、9號(hào)端子監(jiān)控到了電網(wǎng)發(fā)生晃電，通過(guò)5、6號(hào)端子監(jiān)控到電機(jī)已經(jīng)跳閘。如果電網(wǎng)電壓在設(shè)定的時(shí)間內(nèi)恢復(fù)正常（3s內(nèi)）則 5、6號(hào)端子按設(shè)定的時(shí)間延時(shí)閉合，再起動(dòng)電機(jī)；如果晃電時(shí)間超過(guò)設(shè)定的時(shí)間，則閉鎖不起動(dòng)。如果是正常停車或者儀表聯(lián)鎖、保護(hù)跳閘則由于 K79（FSZDⅡ防晃電再起動(dòng)繼電器）8、9號(hào)端子監(jiān)控到電網(wǎng)電壓正常，防晃電再起動(dòng)繼電器不會(huì)誤動(dòng)作。

圖5 FS－ZDⅡ防晃電再起動(dòng)繼電器實(shí)際改造電路圖

3 安裝使用及注意事項(xiàng)

3.1 現(xiàn)場(chǎng)安裝

將FS－ZDⅡ防晃電再起動(dòng)繼電器安裝在MNS抽屜柜盤后二次回路外接端子處，其工作電源直接取自母線，與抽屜柜單元無(wú)關(guān)。本次改造涉及電機(jī)數(shù)量不多，功率也不大，即便同時(shí)起動(dòng)對(duì)電網(wǎng)沒有影響。因此，所有 FS－ZDⅡ防晃電再起動(dòng)繼電器設(shè)置都一樣，延時(shí)再起動(dòng)時(shí)間設(shè)置為 0.5s，閉鎖不起動(dòng)時(shí)間設(shè)置為3s。

3.2 使用效果

經(jīng)過(guò)兩年半的運(yùn)行，F(xiàn)S－ZDⅡ防晃電再起動(dòng)繼電器故障率為零，性能可靠，在多次系統(tǒng)發(fā)生晃電時(shí)及時(shí)再起動(dòng)避免了設(shè)備跳閘停機(jī)事故，很好地起到了晃電保護(hù)的作用。圖 6為部分 FS－ZDⅡ防晃電再起動(dòng)繼電器記錄數(shù)據(jù)。

3.3 改造中需要注意的問(wèn)題

因?yàn)楸敬胃脑旆秶容^小，只有8臺(tái)而且功率都不大，所以 FS－ZDⅡ防晃電再起動(dòng)繼電器參數(shù)設(shè)置都是一樣的。如果要大范圍采用 FS－ZDⅡ防晃電再起動(dòng)繼電器，就必須合理設(shè)置再起動(dòng)時(shí)間分批起動(dòng)，避免大量電機(jī)同時(shí)起動(dòng)對(duì)電網(wǎng)造成沖擊。

圖6 部分FS－ZDⅡ防晃電再起動(dòng)繼電器記錄數(shù)據(jù)

此外，改造前要考慮好 FS－ZDⅡ防晃電再起動(dòng)繼電器的安裝位置，不能安裝在 MNS抽屜單元內(nèi)，否則不僅不能監(jiān)控而且抽屜單元的停送電操作會(huì)被當(dāng)做晃電記錄下來(lái)。

4 結(jié)論

對(duì)于使用普通的交流接觸器控制回路的抗晃電改造，如何既能實(shí)現(xiàn)抗晃電功能，又盡量減少對(duì)原有控制回路的改動(dòng)，使用FS－ZDⅡ防晃電再起動(dòng)繼電器是目前比較理想的方法。FS－ZDⅡ防晃電再起動(dòng)繼電器通過(guò)監(jiān)測(cè)交流接觸器線圈工作電壓及其自保點(diǎn)的狀態(tài)，判斷電機(jī)在晃電過(guò)程中的狀態(tài)變化，在晃電結(jié)束后按設(shè)定的時(shí)間再起動(dòng)被晃停的電動(dòng)機(jī)。

FS－ZDⅡ防晃電再起動(dòng)繼電器具有可靠性高，安裝方便，接線簡(jiǎn)單等優(yōu)點(diǎn)，而且無(wú)需更改原控制柜及現(xiàn)場(chǎng)操作柱的接線。對(duì)于連續(xù)運(yùn)行有著嚴(yán)格要求的設(shè)備或裝置而言，這種抗晃電的模式具有一定的推廣價(jià)值。

[1] 林天柱, 沙立民, 高尚飛. DC-BANK抗晃電技術(shù)及問(wèn)題研究[J].電氣應(yīng)用, 2011(19)：46-48.

[2] 林抒毅,許志紅.晃電故障下交流接觸器的工作特性分析[J].中國(guó)電機(jī)工程學(xué)報(bào),2011(31)：131-137.

[3] 邵俊,段燕,章金豹.變頻器抗“晃電”技術(shù)改造方案[J].電工技術(shù), 2011(1)：43,50

[4] 信明貴,陳亮.“晃電”檢測(cè)與再起動(dòng)控制器設(shè)計(jì)[J].電工電氣,2010(7)：17-19.

[5] 董勇.防晃電技術(shù)在低壓配電系統(tǒng)應(yīng)用[J].冶金動(dòng)力,2009(3)：64-65.

[6] 王德全,張莉. 抗晃電系統(tǒng)在鍋爐燃燒機(jī)變頻器上的應(yīng)用[J].石油與天然氣化工,2010(S1)：84-85,98.