楊雲(yún)
安科瑞電氣股份有限公司 上海嘉定
摘要：本文分析了我國煤炭行業(yè)的生產(chǎn)現(xiàn)狀和發(fā)展趨勢，并概述了煤炭行業(yè)中常見的電機(jī)類型和運(yùn)行特點(diǎn)。并結(jié)合ARD3M系列智能電動(dòng)機(jī)保護(hù)器，介紹了在煤炭行業(yè)內(nèi)使用電動(dòng)機(jī)保護(hù)器對電機(jī)進(jìn)行保護(hù)、控制及運(yùn)維記錄的重要性。
關(guān)鍵詞：煤炭；馬達(dá)保護(hù)；電動(dòng)機(jī)保護(hù)器
0 概述
煤炭是中國的基礎(chǔ)能源，在一次能源構(gòu)成中占比將近7成。近年來，國內(nèi)經(jīng)濟(jì)穩(wěn)步發(fā)張，中國煤炭工業(yè)將在相當(dāng)長的一段時(shí)間里繼續(xù)保持旺盛的發(fā)展趨勢，中國煤炭行業(yè)的發(fā)展前景依舊廣闊。但是，在中國煤炭工業(yè)取得巨大成就的同時(shí)，一些嚴(yán)峻的問題也亟需解決，其中“產(chǎn)能落后，整體技術(shù)水平低"和“安全生產(chǎn)形勢嚴(yán)峻"這兩個(gè)問題尤為突出。
當(dāng)前，煤炭工業(yè)的整體生產(chǎn)技術(shù)急需迭代升級(jí)，現(xiàn)代化的生產(chǎn)工藝要求自動(dòng)化程度較高，對電機(jī)設(shè)備的可靠性和穩(wěn)定性都提出了更高的要求。同時(shí)，煤炭行業(yè)中易燃易爆場合較多，一旦發(fā)生事故后果不堪設(shè)想。基于這兩大基本現(xiàn)狀，低壓智能電動(dòng)機(jī)保護(hù)器逐步取代熱繼電器在煤炭行業(yè)大展身手，成為保護(hù)電機(jī)設(shè)備、維持生產(chǎn)穩(wěn)定的中堅(jiān)力量。
在煤炭行業(yè)中，低壓電動(dòng)機(jī)用量多、分布廣，是生產(chǎn)所需的重要的機(jī)械動(dòng)力來源。煤炭企業(yè)為了實(shí)現(xiàn)自動(dòng)化生產(chǎn)，提高生產(chǎn)效率，對電機(jī)設(shè)備實(shí)現(xiàn)遙測、遙信、遙控、遙調(diào)、故障診斷和集中控制的需求十分強(qiáng)烈。。
1煤炭行業(yè)電機(jī)的種類及特點(diǎn)
以煤炭洗選行業(yè)為例，主要的生產(chǎn)動(dòng)力來源就是交流三相鼠籠式異步電動(dòng)機(jī)，主要的低壓電動(dòng)機(jī)負(fù)載有：篩子，旋流器，淺槽，跳汰機(jī)，離心機(jī)，浮選機(jī)，壓濾機(jī)，泵，加壓過濾機(jī)，浮選柱、犁煤機(jī)、破碎機(jī)等設(shè)備。一般這類電動(dòng)機(jī)都需要具備電流、電壓等測量功能以及過載、電流不平衡、斷相、短路等通用保護(hù)功能，但不同類型的電機(jī)，需要的保護(hù)、控制功能的側(cè)重點(diǎn)也各有不同。
（1）、對于煤泥泵、抽水泵等泵類負(fù)載，需要杜絕空轉(zhuǎn)的現(xiàn)象發(fā)生。因?yàn)橐坏┧每辙D(zhuǎn)，就容易產(chǎn)生汽蝕，對泵體和過流件產(chǎn)生損害；空轉(zhuǎn)還會(huì)導(dǎo)致水泵的密封形式加速磨損，同時(shí)轉(zhuǎn)子部件和泵體會(huì)發(fā)熱膨脹導(dǎo)致轉(zhuǎn)子咬死燒壞電機(jī)，所以對于泵類負(fù)載都需要進(jìn)行防空轉(zhuǎn)保護(hù)或者低水位停機(jī)功能。
（2）、煤炭行業(yè)還存在諸如皮帶機(jī)、研磨機(jī)等需要進(jìn)行重載起動(dòng)的電機(jī)負(fù)載，此類電機(jī)起動(dòng)階段電流通常很大，且起動(dòng)完成的時(shí)間也較長，需要在起動(dòng)階段提供完善的保護(hù)功能，比如堵轉(zhuǎn)保護(hù)、起動(dòng)超時(shí)保護(hù)等；
（3）、煤礦井下，由于巷道狹窄潮濕，電纜和電氣設(shè)備易發(fā)生老化和絕緣材料變質(zhì)，容易引發(fā)漏電事故，而煤炭行業(yè)因其環(huán)境特殊性，存在大量易燃易爆物質(zhì)和氣體，一旦線路或者設(shè)備發(fā)生漏電，有可能引發(fā)瓦斯或者煤塵爆炸同時(shí)造成巨大的生命財(cái)產(chǎn)損失，因此煤炭行業(yè)對電機(jī)回路的漏電保護(hù)功能要求嚴(yán)格。
（4）、煤礦現(xiàn)場還會(huì)有許多無人值守的場合，對于控制的可靠性也有嚴(yán)格要求，一旦發(fā)生母線電壓暫降就有可能造成不必要的停機(jī)，影響生產(chǎn)效率，因此此類無人值守的電機(jī)大都需要配置“抗晃電"或者失壓重啟功能，減少人工檢修，保證生產(chǎn)的連續(xù)性。
2 ARD3M系列電機(jī)保護(hù)器的功能和應(yīng)用
針對煤炭行業(yè)對于電機(jī)回路的功能需求，結(jié)合在該行業(yè)多年的使用維護(hù)經(jīng)驗(yàn)，推薦在煤礦、選煤廠、煤化工等產(chǎn)業(yè)中使用ARD3M智能電動(dòng)機(jī)保護(hù)器對電機(jī)回路進(jìn)行保護(hù)、測量、控制及運(yùn)維管理。ARD3M系列智能電動(dòng)機(jī)保護(hù)器采用分體式結(jié)構(gòu)，適用于額定電壓至660V的低壓電動(dòng)機(jī)回路，具備電流、電壓、功率、電能等完備的測量功能，針對礦井下常用的660V隔爆電機(jī)可以直接接入電壓，無需加裝電壓互感器。此外，保護(hù)器還提供過載、堵轉(zhuǎn)、斷相、電流（電壓）不平衡等電參量保護(hù)和起動(dòng)次數(shù)限制、運(yùn)行時(shí)間告警等非電參量保護(hù) ，且所有的保護(hù)功能都可以自由投退和設(shè)置保護(hù)閾值，并實(shí)時(shí)記錄已發(fā)生的故障參數(shù)，方便事故追憶，為檢修提供依據(jù)。
ARD3M系列電動(dòng)機(jī)保護(hù)器還提供10路可編程的開關(guān)量輸入和6路可編程的繼電器輸出，滿足現(xiàn)場的各類控制、故障輸出需求；并內(nèi)置了邏輯可編程的功能，可實(shí)現(xiàn)特殊且復(fù)雜的工藝連鎖控制，比如液位控制、消防控制等；裝置還標(biāo)配兩路Modbus_RTU通訊，滿足現(xiàn)場對電機(jī)回路電參量、運(yùn)行狀態(tài)、故障信息的采集上傳，并能接收后臺(tái)控制指令進(jìn)行遠(yuǎn)程啟停、復(fù)位等動(dòng)作，針對特殊的總線通訊需求，還具備額外的1-2路Profibus_DP、Modbus_TCP、Profinet通訊模塊以供客戶選配。
針對上文提到的煤炭行業(yè)電機(jī)回路的需求，裝置提供的功能特點(diǎn)如下：
（1）、欠載保護(hù)：泵類負(fù)載的使用過程中需要避免空轉(zhuǎn)的發(fā)生，否則容易造成電機(jī)燒毀。欠載保護(hù)功能在起動(dòng)和運(yùn)行階段檢測電流，判斷當(dāng)前電流是否低于設(shè)定的欠載保護(hù)閾值，一旦電流低于保護(hù)閾值，且持續(xù)時(shí)間超過設(shè)定的保護(hù)延時(shí)，裝置會(huì)輸出脫扣信號(hào)斷開接觸器，防止水泵長時(shí)間空轉(zhuǎn)。使用此項(xiàng)保護(hù)功能時(shí)，電機(jī)額定電流、欠載保護(hù)閾值和保護(hù)延時(shí)需要正確設(shè)置，一般保護(hù)閾值設(shè)置為額定電流的50%以內(nèi)，延時(shí)時(shí)間3-5s。此外，現(xiàn)場如有液位控制器也可接入裝置的開關(guān)量輸入，以實(shí)現(xiàn)根據(jù)水位進(jìn)行自動(dòng)開停機(jī)。
（2）、起動(dòng)超時(shí)保護(hù)：電機(jī)起動(dòng)后，首先會(huì)進(jìn)入起動(dòng)時(shí)間，起動(dòng)時(shí)間結(jié)束時(shí)電流已低于110%的額定電流，則認(rèn)為是正常起動(dòng)，反之判斷為起動(dòng)超時(shí)，執(zhí)行脫扣。重載起動(dòng)的電機(jī)尤其需要注意這項(xiàng)保護(hù)，常規(guī)輕載起動(dòng)的電機(jī)起動(dòng)時(shí)間設(shè)置為10s已經(jīng)足夠，而重載起動(dòng)的電機(jī)需視實(shí)際情況將保護(hù)延時(shí)適當(dāng)延長至15-60s。
（3）、漏電保護(hù)：裝置通過專用漏電互感器采集電機(jī)回路的漏電流，當(dāng)漏電流高于設(shè)定的漏電保護(hù)閾值時(shí)（默認(rèn)300mA），裝置在0.5s內(nèi)脫扣，漏電保護(hù)建議通過跳斷路器輸出直接分?jǐn)鄶嗦菲鳌?/div>
（4）、晃電再起動(dòng)：裝置內(nèi)置抗晃電模塊，在母線電壓短時(shí)跌落或短時(shí)中斷時(shí)，裝置還可以通過內(nèi)部超級(jí)電容供電，維持一段時(shí)間的正常工作。裝置會(huì)先維持原有繼電器輸出狀態(tài)，這段時(shí)間內(nèi)電壓恢復(fù)則接觸器自動(dòng)吸合，電機(jī)立即重起；反之裝置進(jìn)入延時(shí)再起階段，此階段繼電器輸出恢復(fù)至初始化狀態(tài)，此時(shí)電壓恢復(fù)則執(zhí)行延時(shí)重起，實(shí)現(xiàn)電機(jī)分批再起動(dòng)，保障井下電機(jī)無人值守狀態(tài)下的連續(xù)運(yùn)行。
3 結(jié)語
煤炭行業(yè)正處于產(chǎn)業(yè)升級(jí)、資源整合的關(guān)鍵時(shí)期，大量的新建項(xiàng)目和改造工程都迫切需求功能完善、質(zhì)量可靠的電動(dòng)機(jī)保護(hù)器。相比于傳統(tǒng)的采用熱繼電器對電機(jī)進(jìn)行保護(hù)，智能電動(dòng)機(jī)保護(hù)器在保護(hù)、控制、運(yùn)維和通訊等各方面都更加適合當(dāng)前向信息化、自動(dòng)化、集成化發(fā)展的煤炭行業(yè)。本文介紹的安科瑞ARD3M系列電動(dòng)機(jī)保護(hù)器，相比前代電機(jī)保護(hù)產(chǎn)品，在多個(gè)維度都進(jìn)行了巨大升級(jí)，對提高煤炭企業(yè)生產(chǎn)運(yùn)行的穩(wěn)定性和可靠性提供了保障。
參考文獻(xiàn)：
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