智能馬達保護器在回轉窯控制系統(tǒng)中的應用

劉學琳

（黃河鑫業(yè)有限公司，青海湟中810600）

1 引言

在冶金企業(yè)生產中，電動機作為一種拖動機械，是所有機械的動力基礎。隨著科學技術的不斷進步和工藝控制的不斷發(fā)展，尤其是自動化生產的要求，迫切需要完善電動機的控制和保護設備，從而實現生產過程中對大型機械的遙控、遙測、遙調、故障診斷以及集中控制等功能。冶金生產的特點就是大容量、滿負荷的連續(xù)運轉，因而對電機設備的可靠性和穩(wěn)定性要求極高，一旦發(fā)生事故，必須馬上查找故障原因并及時消除，以保證及時恢復生產。原先使用熱繼電器作為電動機的過載保護和控制元件，但由于元件質量和工藝的限制，現已越來越無法滿足日益發(fā)展的工藝自動化要求。近年來，出現了一種新型的電機保護器——智能馬達保護器，它徹底取代了熱繼電器而得到了廣泛應用。作為電動機的保護元件，智能馬達保護器不但可以有效保障電機的安全運行，而且可以利用先進的通訊技術，實現電機控制的自動化，具有顯著的經濟效益。

2 馬達保護器的功能及特點

馬達保護器是最近十多年才發(fā)展起來的一種新型電子式多功能電動機綜合保護裝置。它集過（輕）載保護、缺相、過（欠）壓、堵轉、漏電三相不平衡保護等低壓保護于一身，具有設定精度高、節(jié)電、動作靈敏、工作可靠等優(yōu)點，是傳統(tǒng)熱繼電器的理想替代產品。

傳感器將電動機電流變化線性反映至保護器采樣端口，整流、濾波等環(huán)節(jié)后，轉換成與電動機電流成正比的直流電壓信號、送到相應部分與給定保護參數進行比較處理，再經單片機回路處理，推動功率回路，使繼電器動作。當電機驅動部分過載導致電流增大時，從電流傳感器獲取的電壓信號將增大、此電壓值大于保護器整定值時，過載回路工作，RC延時電路一定（可調）延時，驅動出口繼電器動作，使接觸器切斷主回路。欠壓及缺相保護等功能部分的工作原理基本相同。

3 系統(tǒng)功能

3.1 保護功能

電機保護器可實現對電機綜合保護，具有啟動超時保護、過載保護、斷相保護、接地保護、過流堵轉保護、電流不平衡保護、短路保護、漏電保護、增安型防爆電機的過熱載保護（tE時間保護）、欠載保護、溫度保護、溫度保護、欠壓保護、過壓保護、功率因素保護、相序保護等多種數字保護功能。對電動機的保護可以實現分段式保護，分啟動過程和運行過程對電動機進行保護。啟動過程中投入啟動超時保護、斷相保護、電流不平衡保護、接地／漏電保護、短路保護、tE時間保護功能；啟動過程結束后將其他保護投入。當電機正常工作時，保護器面板上液晶顯示屏，實時顯示電機工作電流和電壓。具有通訊功能電機保護器的微處理器將采集信號通過DP總線傳至PLC系統(tǒng)并顯示在工控機上。當故障發(fā)生時，保護器迅速動作，保存故障類型、時間以及電機運行參數。

3. 2在線監(jiān)測功能。

控制室操作人員可在工控機上，完成所有保護器的各種保護整定數據調閱、修改和整定。同時，在線監(jiān)測電機運行負載和供電電源質量，為及早發(fā)現過載和故障等，創(chuàng)造條件。為保證工藝系統(tǒng)安全生產、減少事故停車，提供了可靠依據。

4 選用原則

電機保護器按結構形式來劃分，一般分為一體式和分體式兩種。選用分體式保護器，互感器部分與顯示部分分為兩體，可在一定范圍內任意安置，故非常適合于抽屜式開關柜安裝。將顯示表頭嵌入式安裝在開關抽屜活動面板內，既簡化了柜內接線、又方便了系統(tǒng)隨時調整、設定參數以及顯示、監(jiān)控，同時數字化顯示面板也增添了柜面的統(tǒng)一性和美觀性；使配電室內設備運行情況及故障狀態(tài)一目了然，極大地方便了系統(tǒng)巡視和檢修維護。

電機保護器按額定工作電壓及電流范圍來劃分，可分為AC380V、AC220V兩種；對應量程為1A、5A、25A、100A、等若干等級。由于大型電機較多，為方便互換及減少備件種類，采用主回路裝設（口／5）電流互感器方式，將一次電流變?yōu)樾∮?A的二次電流，再接入量程為5A的電機保護器，使大型設備得到了有效控制和保護。

可支持Modbus或者Profibus通訊總線，回轉窯系統(tǒng)設計上，電機保護器配置時，可根據工藝以及PLC系統(tǒng)連鎖合理安排，實現預防突發(fā)故障的功能，保證生產的正常運行。

5 使用經驗

實際使用過程中，應嚴格按電機額定電流來選擇保護器，防止人為放大和縮小保護范圍；避免量程太大或太小而造成測量誤差。多數低壓電機功率小于50kW，考慮到備品備件互換性，多選用5A量程保護器及配套互感器，這樣既保證了保護精度，又避免了備件規(guī)格過多而給生產帶來不便。

6 存在的缺陷、故障及處理措施

6.1 馬達保護器抗干擾能力差

由于控制室統(tǒng)一設在煅燒主控室，因此原料上料系統(tǒng)到回轉窯控制室的網絡線距離較長，且網絡電纜敷設不規(guī)范，馬達保護器抗干擾能力差等原因，造成馬達保護器信號不穩(wěn)定、受到感應電壓干擾。建議對通訊線路，控制線路及主電源分開敷設以減小對馬達保護器的信號干擾。

由于主電源電纜與控制電纜敷設距離太近，馬達保護器經常有假信號發(fā)生，現場開關在就地位時上位機顯示遠程，給操作及檢修帶來錯誤信息。經測量發(fā)現，遠程端子有100多伏干擾電壓，所以上位機顯示假信號，為防止此類現象發(fā)生，在遠程信號端子加裝電阻從而過濾干擾電壓。

6.2 網絡連接頭容易松動

在煅燒系統(tǒng)中，整個Profibus DP網絡與馬達保護器連接采用DP頭連接，檢查或檢修抽屜時必須拆掉DP頭，頻繁拆裝，使DP連接頭容易松動，DP頭損壞嚴重，經常造成控制系統(tǒng)信號丟失。建議安裝時采用插件結構設備避免此類問題的發(fā)生。

7 結束語

智能馬達保護器首次投入使用至今，一直運行良好，可對各種故障類型進行準確的報警顯示，有效地防止了電機意外燒毀事故，節(jié)約了大量的資金，不但提高了回轉窯生產工藝控制的準確性、科學性，降低了事故率，而且對于提高電氣控制系統(tǒng)的自動化水平起到了積極的促進作用。