摘要：電機設(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智能電機保護器在水泥廠的實際應(yīng)用，闡述了ARD2F智能電機保護器產(chǎn)品的特點及其智能保護、測量、控制和通信，供工程設(shè)計參考。

關(guān)鍵詞：水泥、電機保護、智能通信

一、引言

隨著現(xiàn)代水泥工業(yè)生產(chǎn)規(guī)模的擴大，生產(chǎn)設(shè)備的規(guī)模也越來越大，所需的拖動電機的功率也越來越大。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，低壓電機作為水泥生產(chǎn)過程中常用的機組，數(shù)量多、種類復(fù)雜。隨著科技的不斷進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)和完善電機的控制和保護設(shè)備，實現(xiàn)整個自動化生產(chǎn)過程和大型機械設(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，大量的低壓電機被用來控制其他設(shè)備的運行。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)過程的特點是長周期運行，一旦啟動，在無特殊情況的前提下，一般不會停機。現(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)濟損失。智能電機保護器可實現(xiàn)重載啟動，實現(xiàn)電機溫度保護，還提供各種測控功能和控制模式，能滿足水泥生產(chǎn)過程中電機設(shè)備的保護和控制要求，不僅能提高電機設(shè)備的運行能力，延長電機設(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智能電機保護器在水泥生產(chǎn)中的實際應(yīng)用。

二、水泥生產(chǎn)對保護器的功能要求

水泥工業(yè)電機是一種大容量、高負荷連續(xù)運行的設(shè)備。如果電機長期承受大負荷，繞組上的溫度會升高，降低絕緣性能，甚至損壞絕緣，縮短電機的使用壽命。因此，電機設(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)、運行或設(shè)備維護過程中，常見的電機故障可分為以下幾種：

1、機械故障

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

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

3)振動：由于電機本身或傳動裝置不良等原因。

2、電氣故障

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

2）繞組短路或接地：匝間短路是由電機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：由于電機外部電源電壓不平衡或內(nèi)繞組匝間短路或電機維修時線圈匝數(shù)錯誤或接線錯誤。

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

（1）完善的電機保護功能

保護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、電機電能等電力參數(shù)，以及電機運行過程中的各種運動狀態(tài)，實現(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)運行。

(2)及時排除電機運行故障功能

在水泥生產(chǎn)現(xiàn)場電機運行過程中，電機設(shè)備通過電機保護器進行檢測。電機出現(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，確保電機設(shè)備在故障發(fā)生時運行的可靠性和靈敏度。

(3)現(xiàn)場各設(shè)備的遠程監(jiān)測功能

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

三、安科瑞電機保護器在水泥廠的應(yīng)用案例

水泥生產(chǎn)過程較多，有效應(yīng)用于電機保護設(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、電機等設(shè)備，工程師通過監(jiān)控計算機和生產(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，通過遠程控制軟件實現(xiàn)相應(yīng)的電機設(shè)備。

圖1現(xiàn)場安裝照片

水泥廠采用電機保護控制電路保護器，取代熱繼電器作為電機過載保護控制元件，采用先進的通信技術(shù)，實現(xiàn)水泥生產(chǎn)中電機設(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。ARD2F保護器應(yīng)用于水泥廠生產(chǎn)線電機設(shè)備的控制電路，滿足水泥廠對電機保護的要求。圖2為ARD2F智能電機保護器應(yīng)用于水泥廠電機設(shè)備控制電路的工作原理圖：

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

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

四、ARD2F產(chǎn)品介紹

ARD2F智能電機保護器適用于額定電壓至660V的低壓電機電路，集保護、測量、控制、通信、運行和維護于一體。其完善的保護功能保證了電機的安全運行，具有邏輯可編程功能，可以滿足各種控制方法。可選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

■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、負序、零序分量、電壓、三相電壓相角、剩余電流。

■保護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、運行時間報警、故障次數(shù)報警。

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

■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，可以實現(xiàn)主站對電機的遙控“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。電機保護器也在朝著多元化的方向發(fā)展，電機保護器在水泥企業(yè)中的應(yīng)用越來越廣泛。合理選擇電機設(shè)備的保護功能和方法，可以提高設(shè)備運行的可靠性，防止和消除電機燒毀，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