淺析ARD3M系列電動(dòng)機保護器在煤炭行業(yè)的實(shí)用性

摘要：本文分析了我國煤炭行業(yè)的生產(chǎn)現狀和發(fā)展趨勢，并概述了煤炭行業(yè)中常見(jiàn)的電機類(lèi)型和運行特點(diǎn)。并結合ARD3M系列智能電動(dòng)機保護器，介紹了在煤炭行業(yè)內使用電動(dòng)機保護器對電機進(jìn)行保護、控制及運維記錄的重要性。

 

       煤炭是中國的基礎能源，在一次能源構成中占比將近7成。近年來(lái)，國內經(jīng)濟穩步發(fā)張，中國煤炭工業(yè)將在相當長(cháng)的一段時(shí)間里繼續保持旺盛的發(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)，一些嚴峻的問(wèn)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)形勢嚴峻"這兩個(gè)問(wèn)題尤為突出。

       當前，煤炭工業(yè)的整體生產(chǎn)技術(shù)急需迭代升級，現代化的生產(chǎn)工藝要求自動(dòng)化程度較高，對電機設備的可靠性和穩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(chǎng)合較多，一旦發(fā)生事故后果不堪設想?；谶@兩大基本現狀，低壓智能電動(dòng)機保護器逐步取代熱繼電器在煤炭行業(yè)大展身手，成為保護電機設備、維持生產(chǎn)穩定的中堅力量。

       在煤炭行業(yè)中，低壓電動(dòng)機用量多、分布廣，是生產(chǎn)所需的重要的機械動(dòng)力來(lái)源。煤炭企業(yè)為了實(shí)現自動(dòng)化生產(chǎn)，提高生產(chǎn)效率，對電機設備實(shí)現遙測、遙信、遙控、遙調、故障診斷和集中控制的需求十分強烈。。

       以煤炭洗選行業(yè)為例，主要的生產(chǎn)動(dòng)力來(lái)源就是交流三相鼠籠式異步電動(dòng)機，主要的低壓電動(dòng)機負載有：篩子，旋流器，淺槽，跳汰機，離心機，浮選機，壓濾機，泵，加壓過(guò)濾機，浮選柱、犁煤機、破碎機等設備。一般這類(lèi)電動(dòng)機都需要具備電流、電壓等測量功能以及過(guò)載、電流不平衡、斷相、短路等通用保護功能，但不同類(lèi)型的電機，需要的保護、控制功能的側重點(diǎn)也各有不同。

（1）、對于煤泥泵、抽水泵等泵類(lèi)負載，需要杜絕空轉的現象發(fā)生。因為一旦水泵空轉，就容易產(chǎn)生汽蝕，對泵體和過(guò)流件產(chǎn)生損害；空轉還會(huì )導致水泵的密封形式加速磨損，同時(shí)轉子部件和泵體會(huì )發(fā)熱膨脹導致轉子咬死燒壞電機，所以對于泵類(lèi)負載都需要進(jìn)行防空轉保護或者低水位停機功能。

（2）、煤炭行業(yè)還存在諸如皮帶機、研磨機等需要進(jìn)行重載起動(dòng)的電機負載，此類(lèi)電機起動(dòng)階段電流通常很大，且起動(dòng)完成的時(shí)間也較長(cháng)，需要在起動(dòng)階段提供完善的保護功能，比如堵轉保護、起動(dòng)超時(shí)保護等；

（3）、煤礦井下，由于巷道狹窄潮濕，電纜和電氣設備易發(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(xiàn)路或者設備發(fā)生漏電，有可能引發(fā)瓦斯或者煤塵爆炸同時(shí)造成巨大的生命財產(chǎn)損失，因此煤炭行業(yè)對電機回路的漏電保護功能要求嚴格。

（4）、煤礦現場(chǎng)還會(huì )有許多無(wú)人值守的場(chǎng)合，對于控制的可靠性也有嚴格要求，一旦發(fā)生母線(xiàn)電壓暫降就有可能造成不必要的停機，影響生產(chǎn)效率，因此此類(lèi)無(wú)人值守的電機大都需要配置“抗晃電"或者失壓重啟功能，減少人工檢修，保證生產(chǎn)的連續性。

       針對煤炭行業(yè)對于電機回路的功能需求，結合在該行業(yè)多年的使用維護經(jīng)驗，推薦在煤礦、選煤廠(chǎng)、煤化工等產(chǎn)業(yè)中使用ARD3M智能電動(dòng)機保護器對電機回路進(jìn)行保護、測量、控制及運維管理。ARD3M系列智能電動(dòng)機保護器采用分體式結構，適用于額定電壓至660V的低壓電動(dòng)機回路，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隔爆電機可以直接接入電壓，無(wú)需加裝電壓互感器。此外，保護器還提供過(guò)載、堵轉、斷相、電流（電壓）不平衡等電參量保護和起動(dòng)次數限制、運行時(shí)間告警等非電參量保護 ，且所有的保護功能都可以自由投退和設置保護閾值，并實(shí)時(shí)記錄已發(fā)生的故障參數，方便事故追憶，為檢修提供依據。

       ARD3M系列電動(dòng)機保護器還提供10路可編程的開(kāi)關(guān)量輸入和6路可編程的繼電器輸出，滿(mǎn)足現場(chǎng)的各類(lèi)控制、故障輸出需求；并內置了邏輯可編程的功能，可實(shí)現特殊且復雜的工藝連鎖控制，比如液位控制、消防控制等；裝置還標配兩路Modbus_RTU通訊，滿(mǎn)足現場(chǎng)對電機回路電參量、運行狀態(tài)、故障信息的采集上傳，并能接收后臺控制指令進(jìn)行遠程啟停、復位等動(dòng)作，針對特殊的總線(xiàn)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(hù)選配。

       針對上文提到的煤炭行業(yè)電機回路的需求，裝置提供的功能特點(diǎn)如下：

（1）、欠載保護：泵類(lèi)負載的使用過(guò)程中需要避免空轉的發(fā)生，否則容易造成電機燒毀。欠載保護功能在起動(dòng)和運行階段檢測電流，判斷當前電流是否低于設定的欠載保護閾值，一旦電流低于保護閾值，且持續時(shí)間超過(guò)設定的保護延時(shí)，裝置會(huì )輸出脫扣信號斷開(kāi)接觸器，防止水泵長(cháng)時(shí)間空轉。使用此項保護功能時(shí)，電機額定電流、欠載保護閾值和保護延時(shí)需要正確設置，一般保護閾值設置為額定電流的50%以?xún)?，延時(shí)時(shí)間3-5s。此外，現場(chǎng)如有液位控制器也可接入裝置的開(kāi)關(guān)量輸入，以實(shí)現根據水位進(jìn)行自動(dòng)開(kāi)停機。

（2）、起動(dòng)超時(shí)保護：電機起動(dòng)后，首先會(huì )進(jìn)入起動(dòng)時(shí)間，起動(dòng)時(shí)間結束時(shí)電流已低于110%的額定電流，則認為是正常起動(dòng)，反之判斷為起動(dòng)超時(shí)，執行脫扣。重載起動(dòng)的電機尤其需要注意這項保護，常規輕載起動(dòng)的電機起動(dòng)時(shí)間設置為10s已經(jīng)足夠，而重載起動(dòng)的電機需視實(shí)際情況將保護延時(shí)適當延長(cháng)至15-60s。

（3）、漏電保護：裝置通過(guò)專(zhuān)用漏電互感器采集電機回路的漏電流，當漏電流高于設定的漏電保護閾值時(shí)（默認300mA），裝置在0.5s內脫扣，漏電保護建議通過(guò)跳斷路器輸出直接分斷斷路器。

（4）、晃電再起動(dòng)：裝置內置抗晃電模塊，在母線(xiàn)電壓短時(shí)跌落或短時(shí)中斷時(shí)，裝置還可以通過(guò)內部超級電容供電，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)間內電壓恢復則接觸器自動(dòng)吸合，電機立即重起；反之裝置進(jìn)入延時(shí)再起階段，此階段繼電器輸出恢復至初始化狀態(tài)，此時(shí)電壓恢復則執行延時(shí)重起，實(shí)現電機分批再起動(dòng)，保障井下電機無(wú)人值守狀態(tài)下的連續運行。

 

       煤炭行業(yè)正處于產(chǎn)業(yè)升級、資源整合的關(guān)鍵時(shí)期，大量的新建項目和改造工程都迫切需求功能完善、質(zhì)量可靠的電動(dòng)機保護器。相比于傳統的采用熱繼電器對電機進(jìn)行保護，智能電動(dòng)機保護器在保護、控制、運維和通訊等各方面都更加適合當前向信息化、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)機保護器，相比前代電機保護產(chǎn)品，在多個(gè)維度都進(jìn)行了巨大升級，對提高煤炭企業(yè)生產(chǎn)運行的穩定性和可靠性提供了保障。

 

參考文獻：

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