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ARD智能電動(dòng)機(jī)控制器在苯乙烯生產(chǎn)過(guò)程中的應(yīng)用

瀏覽次數(shù):760更新日期:2014-08-28

摘要:本文著重介紹安科瑞電氣有限公司的ARD智能型電動(dòng)機(jī)控制器在低壓電動(dòng)機(jī)保護(hù)、通訊等方面的應(yīng)用,供工程設(shè)計(jì)中參考。

關(guān)鍵詞:低壓電動(dòng)機(jī)保護(hù)、通訊。

一、概述:

    在現(xiàn)代的工業(yè)過(guò)程中,電動(dòng)機(jī)作為一種拖動(dòng)的機(jī)械,成為所有動(dòng)力機(jī)械的*的設(shè)備。隨著科學(xué)技術(shù)的不斷進(jìn)步,計(jì)算機(jī)技術(shù)和網(wǎng)絡(luò)技術(shù)不斷的完善,迫切需要開(kāi)發(fā)和完善電動(dòng)機(jī)控制與保護(hù)設(shè)備,從而實(shí)現(xiàn)對(duì)生產(chǎn)過(guò)程和大型機(jī)械的遙信、遙測(cè)、遙調(diào)、遙控、故障診斷以及集中監(jiān)測(cè)等功能。

    化工行業(yè)是我國(guó)的重要的基礎(chǔ)行業(yè),在國(guó)民經(jīng)濟(jì)中具有重要的戰(zhàn)略地位。行業(yè)特點(diǎn)本身特點(diǎn)為易燃易爆的工作場(chǎng)合較多,屬于事故多發(fā)行業(yè),化工行業(yè)滿負(fù)荷、大通量連續(xù)的運(yùn)轉(zhuǎn),因而對(duì)電動(dòng)機(jī)使用的可靠性和穩(wěn)定性要求*,一旦發(fā)生故障,馬上找出故障原因及時(shí)排除,以保證連續(xù)的生產(chǎn)。

    江蘇某化工企業(yè)經(jīng)過(guò)多年嘗試和反復(fù)實(shí)踐試用,zui終選擇了一種新型ARD智能型電動(dòng)機(jī)控制器,作為電動(dòng)機(jī)的保護(hù)元件,并取得了一定的使用經(jīng)驗(yàn)。特別是該企業(yè)在25萬(wàn)噸/年苯乙烯項(xiàng)目中,在低壓配電系統(tǒng)中使用了ARD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,*取代了熱繼電器,同時(shí)利用的計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)技術(shù)和通訊技術(shù),實(shí)現(xiàn)了全廠電動(dòng)機(jī)的自動(dòng)化控制,并取得了的經(jīng)濟(jì)效益。

二、苯乙烯廠對(duì)電動(dòng)機(jī)控制器的要求

    該化工企業(yè)生產(chǎn)從粗苯加氫開(kāi)始,粗苯加氫生產(chǎn)出的苯用于生產(chǎn)苯乙烯、順酐、富馬酸,該企業(yè)屬易燃易爆、大通量、滿負(fù)荷的連續(xù)運(yùn)轉(zhuǎn)性生產(chǎn)企業(yè)。該公司的低壓廠用電系統(tǒng)中的許多電機(jī)在工藝要求上是不允許跳閘停車(chē)的,部分關(guān)鍵電機(jī)一旦跳閘停機(jī),將可能造成整個(gè)工藝癱瘓等事故,不但給企業(yè)帶來(lái)巨大的經(jīng)濟(jì)損失,而且容易造成人員傷亡。

    在實(shí)際運(yùn)行中,當(dāng)電動(dòng)機(jī)發(fā)生故障需及時(shí)查找原因并排除故障,這時(shí)靠人到現(xiàn)場(chǎng)查找原因當(dāng)然也可以,只是要花費(fèi)很長(zhǎng)時(shí)間,而采用ARD智能型電動(dòng)機(jī)控制器的通訊功能在zui短的時(shí)間內(nèi)發(fā)出報(bào)警指令告知電氣工程師,到現(xiàn)場(chǎng)后通過(guò)ARD智能型電動(dòng)機(jī)控制器的故障記錄功能可以很容易找到故障原因及時(shí)恢復(fù)生產(chǎn);

    所以苯乙烯廠對(duì)電動(dòng)機(jī)兩大必不少要求如下:

    1.電動(dòng)機(jī)保護(hù)、故障記錄功能。

    2.通訊功能。

三、智能型電動(dòng)機(jī)控制器的描述

    ARD智能型電動(dòng)機(jī)控制器是zui近十幾年才發(fā)展起來(lái)的一種新型數(shù)字式低壓綜合電動(dòng)機(jī)保護(hù)裝置。它集成了過(guò)載、欠(輕)載、阻塞/堵轉(zhuǎn)、三相電流不平衡等保護(hù)功能;還集成了測(cè)量、故障記錄、控制(直接起動(dòng)、雙向起動(dòng)、雙速起動(dòng)、星三角起動(dòng)、抗晃電起動(dòng)、欠壓失壓重起動(dòng))等功能。

    該裝置具有控制精度高、節(jié)電、保護(hù)動(dòng)作靈敏、工作可靠等優(yōu)點(diǎn),是替代熱繼電器的理想產(chǎn)品。

    其基本工作原理如下圖:

    (1)保護(hù)功能

    ARD智能型電動(dòng)機(jī)控制器具有過(guò)載、欠(輕)載、阻塞/堵轉(zhuǎn)、三相電流不平衡、起動(dòng)加速超時(shí)、接地/漏電、欠/過(guò)壓、欠功率等保護(hù)功能。

    ARD裝置通過(guò)裝在柜門(mén)上的顯示模塊,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;當(dāng)電動(dòng)機(jī)發(fā)生任一故障時(shí),裝置延時(shí)一段時(shí)間后斷開(kāi)主接觸器,電動(dòng)機(jī)停車(chē),顯示模塊上實(shí)時(shí)顯示當(dāng)前發(fā)生的故障信息(故障原因、故障時(shí)間、故障時(shí)電動(dòng)機(jī)電流電壓值)。

    帶通訊功能時(shí)還可以通過(guò)通訊將保護(hù)數(shù)據(jù)實(shí)時(shí)傳送到計(jì)算機(jī)后臺(tái)系統(tǒng)中進(jìn)行監(jiān)控管理。

    ARD智能型電動(dòng)機(jī)控制器的漏電保護(hù)功能在化工行業(yè)中有非常重要的使用價(jià)值,它解決了電氣維護(hù)人員經(jīng)常到電動(dòng)機(jī)旁用“搖表”測(cè)絕緣的問(wèn)題,既保證了電動(dòng)機(jī)設(shè)備的安全,又保證了生產(chǎn)連續(xù)運(yùn)行。

   (2)測(cè)量功能

    ARD智能型電動(dòng)機(jī)控制器可以對(duì)當(dāng)前電動(dòng)機(jī)回路的三相電流、三相電流不平衡、接地電流、電壓、功率、功率因數(shù)、頻率、電能進(jìn)行測(cè)量,并且實(shí)時(shí)的在盤(pán)柜的顯示模塊上顯示。帶通訊功能時(shí)可通過(guò)通訊將實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)傳送到計(jì)算機(jī)后臺(tái)或者SCADA系統(tǒng)中進(jìn)行監(jiān)控管理。

    (3)控制功能

    ARD智能型電動(dòng)機(jī)控制器可以滿足各種起動(dòng)方式,如直接起動(dòng)、雙向起動(dòng)、雙速起動(dòng)、星三角起動(dòng)、自耦變壓器降壓起動(dòng)和晃電、欠壓失壓重起動(dòng)控制方式。

    ARD智能型電動(dòng)機(jī)控制器支持9路開(kāi)關(guān)量輸入,5路繼電器輸出,可以在盤(pán)柜上方便的進(jìn)行起、停、調(diào)試等工作,帶通訊功能時(shí)還可以通過(guò)計(jì)算機(jī)后臺(tái)實(shí)現(xiàn)“四遙”功能,對(duì)電動(dòng)機(jī)進(jìn)行監(jiān)視管理。

   (4)在線監(jiān)視功能

    電氣工作師站操作人員可以在后臺(tái)系統(tǒng)上,完成所有保護(hù)整定數(shù)據(jù)的查看、修改設(shè)定。并且可在線監(jiān)測(cè)電動(dòng)機(jī)的運(yùn)行情況和供電電源的質(zhì)量,及早的發(fā)現(xiàn)問(wèn)題。同時(shí)后臺(tái)系統(tǒng)強(qiáng)大的管理功能可以的實(shí)時(shí)記錄各臺(tái)電動(dòng)機(jī)的型號(hào)、歷史維護(hù)記錄、故障波形,為保證工藝系統(tǒng)的安全生產(chǎn)提供了有力的依據(jù)。

四、選用ARD智能型電動(dòng)機(jī)控制器帶來(lái)好處

   (1)安裝方便易于現(xiàn)場(chǎng)巡檢

    按安裝形式分:ARD智能型電動(dòng)機(jī)控制器分為一體式和分體式兩種。

    目前使用MCC馬達(dá)控制中心柜大多采用的是抽屜柜,少數(shù)采用控制箱。

    分體式安裝是由ARD裝置主體、顯示模塊組成;一體式安裝是ARD裝置主體、顯示模塊是一體的。

    在實(shí)際工程中普通采用的是分體式安裝,把顯示模塊安裝在比如MNS抽屜柜面板上,這樣既簡(jiǎn)化了開(kāi)關(guān)柜內(nèi)的接線,又實(shí)現(xiàn)了即插即用功能(用戶可在線更換顯示模塊)。通過(guò)這樣設(shè)計(jì)使用戶在使用時(shí)對(duì)當(dāng)前的電機(jī)運(yùn)行狀態(tài)一目了然,大大的方便了用戶的巡視和維護(hù)。

    對(duì)那些電動(dòng)機(jī)要求不高的地方,也可采用一體式安裝的產(chǎn)品。

   (2)通訊組網(wǎng)便于后臺(tái)管理

    在化工行業(yè)的工程中,對(duì)電動(dòng)機(jī)設(shè)備的自動(dòng)化要求較高, ARD智能型電動(dòng)機(jī)控制器提供了RS-485通訊(Modbus-Rtu通訊協(xié)議)接口,為電氣操作與工藝控制人員通過(guò)計(jì)算機(jī)后臺(tái)在線瀏覽生產(chǎn)情況提供了方便。

    把所有的ARD智能型電動(dòng)機(jī)控制器、AM5中壓保護(hù)裝置、ACR多功能電力儀表及其它具備通訊協(xié)議的產(chǎn)品并聯(lián)在一起組成現(xiàn)場(chǎng)總線的網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)。如下圖所示,網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)由站控層、通訊層、現(xiàn)場(chǎng)層組成,其中ARD智能型電動(dòng)機(jī)控制器屬于現(xiàn)場(chǎng)層設(shè)備。

    ARD智能型電動(dòng)機(jī)控制器聯(lián)到以上的網(wǎng)絡(luò)時(shí),將給苯乙烯廠的自動(dòng)化帶來(lái)優(yōu)勢(shì)如下:

    a. 使系統(tǒng)信息集中

    電氣工程師可以通過(guò)抄表的方式采集各個(gè)裝置節(jié)點(diǎn)的參數(shù),如:電動(dòng)機(jī)電流、電壓、電動(dòng)機(jī)運(yùn)行情況、電能等,有了這些信息用戶便可實(shí)時(shí)對(duì)各個(gè)設(shè)備的電動(dòng)機(jī)運(yùn)行情況進(jìn)行分析處理。

    b. 便于管理

    通過(guò)自動(dòng)化系統(tǒng)對(duì)各個(gè)段電動(dòng)機(jī)集中采集且把這些數(shù)據(jù)進(jìn)行存儲(chǔ),自動(dòng)生成各種報(bào)表,如日?qǐng)?bào),月報(bào),年報(bào)等,可以對(duì)電動(dòng)機(jī)的時(shí)段運(yùn)行情況進(jìn)行分析,從而為電氣工程師檢查電動(dòng)機(jī)故障提供了有利的數(shù)據(jù)。

    c. 進(jìn)一步提系統(tǒng)高可靠性

    現(xiàn)場(chǎng)總線的配電系統(tǒng)來(lái)說(shuō),電動(dòng)機(jī)的保護(hù)功能由分散于現(xiàn)場(chǎng)的ARD智能型電動(dòng)機(jī)控制器來(lái)完成,對(duì)系統(tǒng)網(wǎng)絡(luò)沒(méi)有任何直接的依賴(lài)性,而通過(guò)網(wǎng)絡(luò)可以實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)系統(tǒng)中各個(gè)設(shè)備的保護(hù)運(yùn)行情況,因此架構(gòu)了網(wǎng)絡(luò)的配電系統(tǒng),其可靠性進(jìn)一步提高。

    (3)故障記錄便于現(xiàn)場(chǎng)問(wèn)題分析

    在化工行業(yè)中,電動(dòng)機(jī)發(fā)生故障后,應(yīng)及時(shí)的把備用電動(dòng)機(jī)投上而不影響運(yùn)行機(jī)制。對(duì)出現(xiàn)問(wèn)題的電動(dòng)機(jī)應(yīng)及時(shí)處理以確保連續(xù)生產(chǎn),早期的處理方法需要花大量的人力物力還需要一定的時(shí)間才能分析出來(lái),不便于應(yīng)用。而ARD智能型電動(dòng)機(jī)控制器強(qiáng)大的故障記錄功能為維護(hù)人員節(jié)省了大量的時(shí)間,提高了生產(chǎn)的效率。

五、工程典型應(yīng)用圖


六、ARD電動(dòng)機(jī)保護(hù)器選型

    ARD2F型號(hào)如下所示:

   1.       ARD2F型號(hào)如下所示:

圖3 ARD2F型號(hào)說(shuō)明 

表1  額定電流

保護(hù)器額定電流

變比設(shè)置

互感器一次側(cè)圈數(shù)

適用電機(jī)范圍(kW)

可整定電流范圍(A)

1

支持

5

0.12-250

0.1-999

5

1

0.12-250

0.1-999

1.6

不支持

1

0.12-0.55

0.4-1.6

6.3

1

0.75-2.2

1.6-6.3

25

1

3-11

6.3-25

100

1

15-45

25-100

250

1

55-132

63-250

800

1

160-250

250-800

表2 額定電流附加說(shuō)明

電動(dòng)機(jī)額定功率(kW)

電動(dòng)機(jī)額定電流(A)

選配保護(hù)器額定電流

整定電流范圍(A)

 

 

電動(dòng)機(jī)額定

功率(kW)

電動(dòng)機(jī)額定

電流(A)

選配保護(hù)器額定電流

整定電流范圍(A)

0.12

0.42

1.6

0.40-1.6

30

57

100

25-100

0.37

1

1.6

0.40-1.6

37

69

100

25-100

0.55

1.5

1.6

0.40-1.6

45

81

100

25-100

0.75

2

6.3

1.6-6.3

55

100

100

25-100

1.1

2.5

6.3

1.6-6.3

75

135

250

63-250

2.2

5

6.3

1.6-6.3

90

165

250

63-250

3

6.5

25

6.3-25

110

200

250

63-250

5.5

11

25

6.3-25

132

240

250

63-250

7.5

14.8

25

6.3-25

160

285

800

250-800

11

21

25

6.3-25

200

352

800

250-800

15

28.5

100

25-100

220

388

800

250-800

18.5

35

100

25-100

250

437

800

250-800

22

42

100

25-100

/

/

/

/

注:表2數(shù)據(jù)適用于AC400V50Hz,1500轉(zhuǎn)/分的四鼠籠式電動(dòng)機(jī) 

表3 附加功能代碼

附加功能

代號(hào)

附加功能

代號(hào)

起動(dòng)控制(包含K功能)

Q

漏電保護(hù)

L

開(kāi)關(guān)量輸入

K

420mA模擬量輸出

M

溫度保護(hù)

T

失壓重起(抗晃電)

SU

報(bào)警(可編程輸出)

J

SOE事件記錄

SR

通訊接口

Modbus_RTU

C

電壓功能(相序、功率、功率因數(shù))

U

Profibus_DP

CP

DeviceNet

CD

tE時(shí)間保護(hù)

tE

      注:1、帶有起動(dòng)控制時(shí),保護(hù)器zui多提供2個(gè)起動(dòng)繼電器用于順序控制外部2個(gè)接觸器的閉合/斷開(kāi),從而實(shí)現(xiàn)電動(dòng)機(jī)的不同起動(dòng)方式(如Y-?轉(zhuǎn)換起動(dòng)、正反轉(zhuǎn)控制,自耦降壓起動(dòng)等);

     2、溫度保護(hù)的測(cè)量范圍:熱電阻100Ω30kΩ

     3、對(duì)于無(wú)顯示要求的客戶,在一批訂單中訂購(gòu)一個(gè)90FL顯示單元,作為調(diào)試使用。 

 表4 顯示方式

代號(hào)

規(guī)格

90FL

LCD液晶顯示模塊尺寸為90×70,開(kāi)孔86×66(單位mm

參考文獻(xiàn):《ST500智能電動(dòng)機(jī)控制器在堿廠的應(yīng)用》

           

 

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