徐霜

（安科瑞電氣股份有限公司，上海 嘉定 201801）

    摘要：石油化工行業(yè)是連續(xù)型生產(chǎn)行業(yè)，電動機(jī)是石化行業(yè)的動力來源，其安全穩(wěn)定運行對石化企業(yè)的平穩(wěn)生產(chǎn)起著至關(guān)重要的作用，低壓電動機(jī)為石油化工生產(chǎn)中最常用的機(jī)組，數(shù)量多、種類復(fù)雜，為保證低壓機(jī)組的正常平穩(wěn)運行，本文以安科瑞ARD2F電動機(jī)保護(hù)器在某石油化工行業(yè)的應(yīng)用為例進(jìn)行介紹，ARD2F保護(hù)控制器具有常規(guī)的過載、欠載及接地保護(hù)，還具有不平衡、起動超時及外部故障等保護(hù)[1]，比較適合作為石油化工電動機(jī)的起動和運行保護(hù)，根據(jù)對ARD2F電動機(jī)保護(hù)器的實驗摸索和理論研究，在功能、工程應(yīng)用等方面做出了較為詳細(xì)的敘述，為該保護(hù)裝置應(yīng)用提供了一定的實踐經(jīng)驗。

    1、引言

    現(xiàn)代石油工業(yè)中，電動機(jī)作為一種拖動機(jī)械，成為所有動力機(jī)械基礎(chǔ)，科學(xué)技術(shù)不斷進(jìn)步和工藝控制不斷完善，尤其是自動化生產(chǎn)要求，迫切需要開發(fā)和完善電動機(jī)控制和保護(hù)設(shè)備，實現(xiàn)對生產(chǎn)過程和大型機(jī)械遙控、遙測、遙調(diào)、故障診斷以及集中控制等功能。

    同時，石油化工行業(yè)具有大通量、滿負(fù)荷連續(xù)運轉(zhuǎn)特點，對電機(jī)設(shè)備可靠性和穩(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(fù)生產(chǎn)，對于過去一直采用熱繼電器作為電動機(jī)過載保護(hù)和控制元件，受到元件質(zhì)量和工藝限制，已無法滿足日益發(fā)展石油工業(yè)自動化要求，而新型的智能電動機(jī)保護(hù)器，能夠滿足對電動機(jī)的保護(hù)控制要求，作為電動機(jī)保護(hù)元件，電動機(jī)保護(hù)器有效保障了電機(jī)安全運行、取代了熱繼電器，利用先進(jìn)通訊技術(shù)，實現(xiàn)了電機(jī)控制自動化，并取了顯著經(jīng)濟(jì)效益[2]，本文主要對安科瑞ARD2F保護(hù)器的功能及其在某石油化工行業(yè)的應(yīng)用進(jìn)行具體介紹。

    2、石油化工對保護(hù)器功能要求

    石油化工行業(yè)電機(jī)是大容量、高負(fù)荷連續(xù)運轉(zhuǎn)的設(shè)備，因而對其可靠性、穩(wěn)定性及功能要求極高，某石油化工運行電機(jī)對ARD2F保護(hù)器具體功能要求為：

    （1）過載保護(hù)功能

    電動機(jī)在過負(fù)載情況下，長時間超過其額定電流運行時，會導(dǎo)致電動機(jī)過熱，絕緣降低而燒毀，保護(hù)器根據(jù)電動機(jī)的發(fā)熱特性，計算電動機(jī)的熱容量，模擬電動機(jī)發(fā)熱特性對電動機(jī)進(jìn)行保護(hù)，當(dāng)保護(hù)器監(jiān)測到電動機(jī)過載運行了，保護(hù)器應(yīng)在報警或脫扣（延時）設(shè)定時間內(nèi)發(fā)出報警或脫扣信號。

    (2) 堵轉(zhuǎn)保護(hù)功能

    電動機(jī)在起動過程中，如果由于負(fù)荷過大或自身機(jī)械原因，造成電動機(jī)軸被卡住，而未及時解除故障，將造成電機(jī)過熱，絕緣降低而燒毀電機(jī)，堵轉(zhuǎn)保護(hù)適用于電動機(jī)起動發(fā)生此類故障時進(jìn)行保護(hù)。

    (3) 三相不平衡保護(hù)功能

    斷相/不平衡故障運行時對電動機(jī)的危害很大，當(dāng)電動機(jī)發(fā)生斷相或三相電流嚴(yán)重不平衡時，如不平衡率達(dá)到保護(hù)設(shè)定值時，保護(hù)器按照設(shè)定的要求保護(hù)，發(fā)出停車或報警，確保電動機(jī)的安全運行。

    三相不平衡率計算公式為：|I-Iav|/IX，Iav為三相電流平均值，當(dāng)Iav小于Ie時，分母IX =Ie；當(dāng)Iav大于Ie時，分母IX =Iav。

    (4) 故障判斷及記錄功能

    石油化工生產(chǎn)現(xiàn)場電動機(jī)運行過程中，需要電動機(jī)保護(hù)器對電動機(jī)進(jìn)行檢測，判斷電動機(jī)正常、過載、短路、斷相、過壓、欠壓、過熱等工況并作相應(yīng)處理，當(dāng)電動機(jī)出現(xiàn)某種故障時，保護(hù)器切斷電動機(jī)電源并處于保護(hù)狀態(tài)，保存故障類型、時間及電機(jī)運行參數(shù)，電機(jī)保護(hù)器通過識別與記憶電路對故障予以設(shè)別、記憶和指示，以便于維修，只有故障排除后，復(fù)位保護(hù)器，故障指示燈消失，保證電動機(jī)能夠再次啟動。

    (5) 抗晃電功能

    在石油化工生產(chǎn)過程中，主電路欠電壓故障或失壓停車，若在“立即重起動時間”內(nèi)電壓恢復(fù)至允許重起動設(shè)定正常值以上時，保護(hù)器可使現(xiàn)場電動機(jī)立即恢復(fù)至電動機(jī)停車前的運行狀態(tài)，不經(jīng)過起動延時、降壓等過程，若超過“立即重起動失壓時間”，而在“延時重起動延時時間”設(shè)定時間內(nèi)，電壓恢復(fù)至欠電壓（失壓）重起動設(shè)定值以上，現(xiàn)場電機(jī)按“延時重起動延時時間”延時起動，與正常起動的過程相同，延時時間允許誤差為±10%，若超過“延時重起動延時時間”后電壓恢復(fù)，則電動機(jī)不再自動重起動，恢復(fù)電壓值誤差不大于±10%，采用具有抗晃電保護(hù)功能的保護(hù)器，能夠確保電動機(jī)的平穩(wěn)運行，并減少系統(tǒng)投資，在石化行業(yè)使用具有實際意義。

    (6) 在線監(jiān)測功能

    控制室操作人員可通過保護(hù)器的通訊，在后臺人機(jī)界面上完成所有石油化工現(xiàn)場電動機(jī)保護(hù)器各種保護(hù)整定參數(shù)讀取、修改和整定，同時，在線監(jiān)測電機(jī)運行負(fù)載和供電電源質(zhì)量，為及早發(fā)現(xiàn)過載和接故障等，創(chuàng)造了條件，后臺人機(jī)界面強(qiáng)大的信息管理功能，可有效記錄各臺電機(jī)型號、運行方式、和歷史維護(hù)記錄，為保證工藝系統(tǒng)安全生產(chǎn)、減少事故停車，提供了可靠依據(jù)。

    安科瑞ARD2F電動機(jī)保護(hù)器能對電動機(jī)運行過程中出現(xiàn)的起動超時、過載、堵轉(zhuǎn)、斷相、不平衡、欠載、接地/漏電、阻塞、過壓、欠壓、繞組超溫等多種情況進(jìn)行保護(hù)，能夠?qū)崿F(xiàn)運行時間、次數(shù)統(tǒng)計等功能，對電機(jī)的運行電流、電壓、運行時間、起動次數(shù)、報警和故障信息等進(jìn)行監(jiān)視，設(shè)有SOE故障事件記錄功能，方便現(xiàn)場維護(hù)人員查找故障原因，并通過LCD中文液晶顯示屏、狀態(tài)指示燈等各種方式，將電機(jī)的運行狀態(tài)清晰、直觀地顯示出來，該保護(hù)器具有RS485遠(yuǎn)程通訊接口，DC4~20mA模擬量輸出，方便與PLC、PC等控制機(jī)組成網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)，實現(xiàn)實現(xiàn)在人機(jī)界面對電動機(jī)監(jiān)視，滿足石油化工行業(yè)對電動機(jī)保護(hù)器的需求。

    3、典型工程應(yīng)用案例

    在石化行業(yè)工程應(yīng)用中，由于石化裝置電機(jī)較多，因此需要選用電動機(jī)保護(hù)裝置來對電機(jī)保護(hù)，既能使電動機(jī)充分發(fā)揮過載能力，又能免于損壞，而且還能提高電力拖動系統(tǒng)的可靠性和生產(chǎn)的連續(xù)性，具體的應(yīng)用選擇應(yīng)綜合考慮電機(jī)的本身的價值、負(fù)載類型、使用環(huán)境、電機(jī)主體設(shè)備的重要程度等因素，力爭做到經(jīng)濟(jì)合理，在能滿足保護(hù)要求的情況下首先考慮最簡單保護(hù)裝置，當(dāng)簡單的保護(hù)裝置不能滿足要求時，或?qū)ΡＷo(hù)功能和特性提出更高要求時，才考慮應(yīng)用復(fù)雜的保護(hù)裝置，做到經(jīng)濟(jì)性和可靠性的統(tǒng)一，下面以安科瑞ARD2F智能型電動機(jī)保護(hù)器在石油化工行業(yè)配電間改造及抗晃電控制回路應(yīng)用為例進(jìn)行具體分析、介紹[3]。

    圖4是ARD2F保護(hù)器在某石油化工總廠改造項目中的典型電氣原理圖，圖中電動機(jī)保護(hù)器95、96是綜合保護(hù)器過負(fù)荷、斷相及電流不平衡、堵轉(zhuǎn)保護(hù)的輸出斷開觸點，97、98是斷路器分勵脫扣觸點，通過轉(zhuǎn)換開關(guān)SA實現(xiàn)試驗、運行控制方式的切換，電動機(jī)正常運行時，接觸器KM線圈得電，KM常開觸點閉合，常閉觸點斷開，電動機(jī)運行指示燈亮，當(dāng)電動機(jī)發(fā)生過負(fù)荷、斷相、電流不平衡或者堵轉(zhuǎn)故障時，保護(hù)器95、96觸點斷開，接觸器線圈斷電，KM常開觸點斷開，常閉觸點閉合，停止指示燈亮，對整個石化系統(tǒng)改造中電動機(jī)出現(xiàn)故障情況及時進(jìn)行保護(hù)，電動機(jī)處于試驗狀態(tài)時情況與此一致。

圖4 ARD2F在某石油化工行業(yè)的應(yīng)用

    圖5中ARD2F應(yīng)用于某石油化工總廠配電間改造的典型電氣原理圖，圖中電動機(jī)的起動、停車由外部按鈕實現(xiàn)，接觸器KM的線圈串聯(lián)在脫扣繼電器常閉觸點95、96中，當(dāng)電動機(jī)正常工作時，閉合QA，按下起動按鈕SF，KM線圈得電，KM常開觸點閉合，電動機(jī)開始工作，按下停止按鈕SS時，KM線圈失電，KM主觸點斷開，電動機(jī)停止工作，如果電動機(jī)發(fā)生脫扣故障，保護(hù)器脫扣觸點也會斷開，導(dǎo)致KM線圈失電，電動機(jī)停止，對出現(xiàn)故障作出及時處理。

圖5 ARD2F在某石化配電間改造項目應(yīng)用