淺談智能電動機(jī)保護(hù)器在吊車電機(jī)上的應(yīng)用及產(chǎn)品選型

趙娜

安科瑞電氣股份有限公司

1言

高爐爐吊車是高爐系統(tǒng)的重要設(shè)備。在高爐爐吊車上，各機(jī)構(gòu)電動機(jī)的保護(hù)通常采用過流繼電器。過流繼電器的特點是阻抗小、導(dǎo)線粗、匝數(shù)少，使用時將其串聯(lián)在電動機(jī)的供電線路中。當(dāng)電動機(jī)的電流大于2.25倍額定電流時，過流繼電器作為瞬動元件，將在很短的時間內(nèi)做出反應(yīng)，切斷電流，使電動機(jī)停止運行，達(dá)到保護(hù)電動機(jī)的目的。但是由于過流繼電器參數(shù)設(shè)置不準(zhǔn)確，動作時間受溫度變化影響較大，不能適應(yīng)經(jīng)常變化的運行狀態(tài)。往往對于電動機(jī)過流不能作出及時反應(yīng)，導(dǎo)致處于過載工作狀態(tài)下的大車走行電動機(jī)頻繁燒損。鑒于普通型過流繼電器不能有效保護(hù)電動機(jī)，為解決高爐爐吊車大車走行電動機(jī)頻繁燒損的問題，決定采用新型電動機(jī)保護(hù)器對爐吊車大車走行電動機(jī)實現(xiàn)有效的保護(hù)控制。

2電動機(jī)保護(hù)器簡介

電動機(jī)保護(hù)器系列產(chǎn)品較多，根據(jù)高爐爐吊車常常處在高溫、粉塵、強(qiáng)振動的工況下，選用HHD系列數(shù)顯智能型電動機(jī)保護(hù)器對大車電動機(jī)進(jìn)行保護(hù)，這種保護(hù)器具有對現(xiàn)場工作條件要求不苛刻、操作控制簡單、現(xiàn)場安裝接線和替換方便的特點。HHD系列電動機(jī)保護(hù)器內(nèi)部元器件組成如圖1所示。

圖1電動機(jī)保護(hù)器內(nèi)部元器件組成

HHD數(shù)顯智能型電動機(jī)保護(hù)器的檢測原理是通過電磁感應(yīng)元件采集流經(jīng)電動機(jī)的電流信號，經(jīng)內(nèi)部的電子線路或集成電路，根據(jù)電動機(jī)的額定電流整定值來進(jìn)行處理，保證電動機(jī)在故障電流情況下受到保護(hù)。

HHD數(shù)顯智能型電動機(jī)保護(hù)器具有多種保護(hù)功能，能夠?qū)Τ瑫r啟動、過流、欠流、斷相、堵轉(zhuǎn)、短路、過壓、欠壓、漏電(接地)、三相電流不平衡、過熱、軸承磨損、定轉(zhuǎn)子偏心、外部故障等予以報警，還有故障電流鎖存及面板顯示、復(fù)位功能。它能夠區(qū)分電動機(jī)的起動時間和保護(hù)器的動作時間，保護(hù)輸出按反時限特性動作，其保護(hù)反時限特性，如圖2所示。

圖2電動機(jī)保護(hù)器的反時限特性

3電動機(jī)保護(hù)器工作原理

安科瑞電動機(jī)保護(hù)器對高爐吊車大車電動機(jī)進(jìn)行保護(hù)控制的應(yīng)用電路如圖1所示。原吊車大車電路并未改變，根據(jù)保護(hù)器的外部端子及穿心式電流互感器的使用方法，連接至原電路即可。

3.1大車主回路控制

如圖3所示，兩臺型號與參數(shù)*相同的大車走行電動機(jī)，通過凸輪控制器QM對其進(jìn)行控制和調(diào)整。三相電源經(jīng)開關(guān)Qs、線路接觸器KM主觸頭、QM方向主觸頭和過流繼電器FA的線圈送至大車電動機(jī)定子，在過流繼電器與電動機(jī)定子之間，線纜穿過保護(hù)器的穿心互感器孔洞，以便保護(hù)器對電動機(jī)電流進(jìn)行檢測。走行電動機(jī)配置的二次側(cè)電阻將電動機(jī)起動和調(diào)整過程中的電流限定在額定電流的2～2.5倍。保護(hù)器在投入工作設(shè)定走行電動機(jī)的額定電流值，因此，對大于電動機(jī)額定電流的電流值雖表現(xiàn)為故障顯示燈頻繁閃爍，但并不會有動作輸出，只有在規(guī)定的不同時間段內(nèi)，若實際電流值仍等于或大于其額定電流值整定倍數(shù)時，保護(hù)器才判斷為堵轉(zhuǎn)或過載，并使輸出斷電器動作，使電動機(jī)停止運行，對于主電路中出現(xiàn)的單相故障，保護(hù)器則會瞬時輸出動作。

圖3電動機(jī)保護(hù)器用于吊車大車走行電動機(jī)保護(hù)的應(yīng)用電路示意

3.2保護(hù)器輸出接點控制

在圖3中，各部份保護(hù)點均以單點來表示，如各系統(tǒng)(小車、小鉤、大車、大鉤)位保護(hù)觸點QM、過流繼電器FA及自鎖保護(hù)回路。當(dāng)急停開關(guān)sB、吊車位控制保護(hù)點QM及各過流繼電器FA在閉合位置時，啟動條件滿足，這時只要按下按鈕sB后，接觸器KM得電，其主觸頭接通主回路控制電路。保護(hù)器的輸出接點串聯(lián)至回路中的公共部份，旦保護(hù)器控制其分?jǐn)嗪?，KM失電，分?jǐn)嗳嚯娫?，吊車大車電動機(jī)及其它機(jī)構(gòu)電動機(jī)均停止運行。

3.3故障復(fù)位

通常因故障保護(hù)器動作切斷電源后要進(jìn)行復(fù)位，保護(hù)器復(fù)位操作可由面板上的復(fù)位按鈕切斷電源來進(jìn)行。保護(hù)器輸入端子1，2端接至主電路電源開關(guān)Qs下部的u，V兩相，由此獲得保護(hù)器的工作電源。當(dāng)保護(hù)器鎖定故障并使KM跳閘后，操作人員通過保護(hù)器的故障指示來分析故障原因，如可復(fù)位則將Qs按下再合上即完成復(fù)位操作。顯然這比用復(fù)位按鈕復(fù)位所花時間要長，但重要的是在這個時間里可了解到產(chǎn)生故障的多信息，為復(fù)位后可能再次出現(xiàn)同樣的故障做好處理準(zhǔn)備。

4應(yīng)用效果

4.1大車電動機(jī)的綜合保護(hù)功能得到擴(kuò)展

新型電動機(jī)保護(hù)器功能齊全，對大車電動機(jī)在般情況下出現(xiàn)的過載、堵轉(zhuǎn)及斷相的大電流能夠準(zhǔn)確、及時的做出反應(yīng)。在實際應(yīng)用中，其保護(hù)功能得到擴(kuò)展。

4.1.1防止雙電動機(jī)同時燒損

吊車大車是雙電動機(jī)驅(qū)動系統(tǒng)，當(dāng)雙電動機(jī)中臺由于兩相斷相或內(nèi)部繞組瞬時全部燒斷損壞后繼續(xù)使用，則大車處于單電動機(jī)運行狀態(tài)，這臺電動機(jī)長時間通過過載電流，造成電動機(jī)絕緣老化，嚴(yán)重時會燒毀。而應(yīng)用新型電動機(jī)保護(hù)器后，如果出現(xiàn)上述情況，那么仍繼續(xù)工作的故障電動機(jī)相對應(yīng)的保護(hù)器會及時作出反應(yīng)并頻繁跳閘，引起操作人員的注意并通知維檢人員將故障點及時排除，避免兩臺大車電動機(jī)相繼燒損。

4.1.2避免其它機(jī)構(gòu)電動機(jī)因電源缺相故障而損壞

電源線路缺相對電動機(jī)造成的損壞嚴(yán)重，尤其是在電動機(jī)處于滿載工作狀況下。高爐爐吊車總電源由導(dǎo)電軌道與滑板引入，工作中時常出現(xiàn)兩者之間接觸不良而發(fā)生短時缺相或欠壓故障，這時電動機(jī)保護(hù)器也會瞬時動作跳閘，使吊車上其它機(jī)構(gòu)的電動機(jī)及時的停止運行而得到保護(hù)。

4．2提高檢修質(zhì)量和降低勞動強(qiáng)度

高爐爐工序較為緊湊，吊車停機(jī)檢修的時間有限，檢修工作人員大部份是在吊車工作間隙時維修處理損壞的元器件或線纜，這就難免在檢修過程中，存在線頭螺栓沒有擰緊、觸頭安裝不符合標(biāo)準(zhǔn)等隱患，為嚴(yán)重的是會造成元器件再次損壞。應(yīng)用電動機(jī)保護(hù)器后，由于其控制精度較高，旦電路存在問題就會使保護(hù)器投入運行。后頻繁跳閘，這就提示工作人員及時發(fā)現(xiàn)問題并予以解決，而且在今后的工作中為細(xì)心，提高了作業(yè)中的檢修質(zhì)量。而在檢修作業(yè)結(jié)束后的試車中，機(jī)電工作人員只需依據(jù)保護(hù)器顯示窗內(nèi)監(jiān)測的實際動態(tài)電流值的大小，便可初步判斷檢修部位是否恢復(fù)正常，如電動機(jī)換作業(yè)后，電動機(jī)旋轉(zhuǎn)方向的判斷以及電動機(jī)傳動機(jī)構(gòu)是否還存在卡阻等都可以根據(jù)保護(hù)器顯示窗內(nèi)實際動態(tài)電流值的大小來判斷，這樣就避免了因盲目的排查故障而造成的勞動強(qiáng)度增量。

4．3減少設(shè)備巡檢人員工作中的危險性

爐吊車作業(yè)環(huán)境十分復(fù)雜，經(jīng)常出現(xiàn)鐵口大噴或鐵水溝鐵水飛濺，使出鐵場上部空間溫度瞬時升至100℃以上，并且由于煙塵籠罩可視距離很近，因此，設(shè)備點檢人員在出鐵場上空吊車上進(jìn)行檢查工作危險性很大。以往點檢人員如要了解電動機(jī)的運行情況或電路工作狀態(tài)，須在吊車運行時在吊車大梁平臺上用鉗形表對線纜各部進(jìn)行電流測量，有時為查找軟性故障甚至還會長時間“跟車”監(jiān)測，這就增加了危險性。而應(yīng)用電動機(jī)保護(hù)器后，點檢人員就可在操作室內(nèi)得到很多電動機(jī)運行信息，尤其通過保護(hù)器顯示窗內(nèi)直觀的動態(tài)電流監(jiān)測使巡檢工作變得快捷而準(zhǔn)確，并且保護(hù)器對故障類型的分類顯示使查找電路中存在的隱性故障為容易。

5 安科瑞ARD系列智能電動機(jī)保護(hù)器介紹與綜合選型

5.1 產(chǎn)品簡介

ARD該系列低壓電動機(jī)保護(hù)器，具有過載、斷相、不平衡、欠載、接地/漏電、堵轉(zhuǎn)等保護(hù)功能。可與接觸器、電動機(jī)起動器等電器元件構(gòu)成電動機(jī)控制保護(hù)單元，具有遠(yuǎn)程自動控制、現(xiàn)場直接控制、面板指示、信號報警、現(xiàn)場總線通信等功能。應(yīng)用范圍：可廣泛應(yīng)用于煤礦、石化、冶煉、電力、建筑等行業(yè)的配電領(lǐng)域。

5.2 產(chǎn)品選型

6結(jié)語

數(shù)顯智能電動機(jī)保護(hù)器作為種新技術(shù)在工作環(huán)境惡劣的爐吊車上使用。該保護(hù)器從應(yīng)用至今，其良好的保護(hù)特性對于保護(hù)電動機(jī)起到了顯著作用，使大車電動機(jī)在相同時間段內(nèi)燒損的臺數(shù)同比由45臺降至8臺。

通過安科瑞數(shù)顯智能電動機(jī)保護(hù)器的應(yīng)用，積累了此類電子器件在爐吊車上安裝、調(diào)試和維護(hù)的寶貴經(jīng)驗，為今后在爐吊車上應(yīng)用成套大型電子控制裝置提供了可靠的依據(jù)。

【參考文獻(xiàn)】

[1] 安科瑞企業(yè)微電網(wǎng)設(shè)計與應(yīng)用手冊2019.11

[2] 王蘭君，張景皓，黃海平.新編電工實用線路200例.北京:人民郵電出版社

[3] 唐煒,周章金,邱斌.電動機(jī)保護(hù)器在高爐吊車電動機(jī)上的應(yīng)用

作者簡介：趙娜，女，現(xiàn)任職于安科瑞電氣股份有限公司，主要從事電動機(jī)保護(hù)器的設(shè)計與應(yīng)用。