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

      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)械的不可缺少的設(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)對生產(chǎn)過程和大型機(jī)械的遙信、遙測、遙調(diào)、遙控、故障診斷以及集中監(jiān)測等功能。

          化工行業(yè)是我國的重要的基礎(chǔ)行業(yè),在國民經(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),因而對電動(dòng)機(jī)使用的**性和穩(wěn)定性要求較高,一旦發(fā)生故障,**馬上找出故障原因及時(shí)排除,以**連續(xù)的生產(chǎn)。

          江蘇某化工企業(yè)經(jīng)過多年嘗試和反復(fù)實(shí)踐試用,較終選擇了一種新型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**了一定的使用經(jīng)驗(yàn)。特別是該企業(yè)在25萬噸/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,不但有效的降低了電動(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**了顯著的經(jīng)濟(jì)效益。

      二、苯乙烯廠對電動(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**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)場查找原因當(dāng)然也可以,只是要花費(fèi)很長時(shí)間,而采用ARD智能型電動(dòng)機(jī)控制器的通訊功能在較短的時(shí)間內(nèi)發(fā)出報(bào)警指令告知電氣工程師,到現(xiàn)場后通過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)控制器是較近十幾年才發(fā)展起來的一種新型數(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**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)控制器具有過載、欠(輕)載、阻塞/堵轉(zhuǎn)、三相電流不平衡、起動(dòng)加速**時(shí)、接地/漏電、欠/過壓、欠功率等保護(hù)功能。

          ARD裝置通過裝在柜門上的顯示模塊,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)間后斷開主接觸器,電動(dòng)機(jī)停車,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**,它解決了電氣維護(hù)人員經(jīng)常到電動(dòng)機(jī)旁用“搖表”測絕緣的問題,既**了電動(dòng)機(jī)設(shè)備的*,又**了生產(chǎn)連續(xù)運(yùn)行。

         (2)測量功能

          ARD智能型電動(dòng)機(jī)控制器可以對當(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)行測量,并且實(shí)時(shí)的在盤柜的顯示模塊上顯示。帶通訊功能時(shí)可通過通訊將實(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路開關(guān)量輸入,5路繼電器輸出,可以在盤柜上方便的進(jìn)行起、停、調(diào)試等工作,帶通訊功能時(shí)還可以通過計(jì)算機(jī)后臺(tái)實(shí)現(xiàn)“四遙”功能,對電動(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)問題。同時(shí)后臺(tái)系統(tǒng)強(qiáng)大的管理功能可以有效的實(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**工藝系統(tǒng)的*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*處

         (1)安裝方便易于現(xiàn)場巡檢

          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,這樣既簡化了開關(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)。通過這樣設(shè)計(jì)使用戶在使用時(shí)對當(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)場層組成,其中ARD智能型電動(dòng)機(jī)控制器屬于現(xiàn)場層設(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)化帶來優(yōu)勢如下:

          a. 使系統(tǒng)信息集中

          電氣工程師可以通過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

          通過自動(dòng)化系統(tǒng)對各個(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,如日報(bào),月報(bào),年報(bào)等,可以對電動(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**性

          現(xiàn)場總線的配電系統(tǒng)來說,電動(dòng)機(jī)的保護(hù)功能由分散于現(xiàn)場的ARD智能型電動(dòng)機(jī)控制器來完成,對系統(tǒng)網(wǎng)絡(luò)沒有任何直接的依賴性,而通過網(wǎng)絡(luò)可以實(shí)時(shí)監(jiān)測系統(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**性進(jìn)一步提高。

          (3)故障記錄便于現(xiàn)場問題分析

          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。對出現(xiàn)問題的電動(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,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AC400V,50Hz,1500轉(zhuǎn)/分的四較鼠籠式電動(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)器較多提供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,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)的測量范圍:熱電阻100Ω30kΩ;

           3、對于無顯示要求的客戶,**在一批訂單中訂購一個(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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