淺談智能電動(dòng)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(dòng)機(jī)的保護(hù)通常采用過流繼電器。過流繼電器的特點(diǎn)是阻抗小、導(dǎo)線粗、匝數(shù)少，使用時(shí)將其串聯(lián)在電動(dòng)機(jī)的供電線路中。當(dāng)電動(dòng)機(jī)的電流大于2.25倍額定電流時(shí)，過流繼電器作為瞬動(dòng)元件，將在很短的時(shí)間內(nèi)做出反應(yīng)，切斷電流，使電動(dòng)機(jī)停止運(yùn)行，達(dá)到保護(hù)電動(dòng)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(dòng)作時(shí)間受溫度變化影響較大，不能適應(yīng)經(jīng)常變化的運(yùn)行狀態(tài)。往往對(duì)于電動(dòng)機(jī)過流不能作出及時(shí)反應(yīng)，導(dǎo)致處于過載工作狀態(tài)下的大車走行電動(dòng)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(dòng)機(jī)，為解決高爐爐吊車大車走行電動(dòng)機(jī)頻繁燒損的問題，決定采用新型電動(dòng)機(jī)保護(hù)器對(duì)爐吊車大車走行電動(dòng)機(jī)實(shí)現(xiàn)有效的保護(hù)控制。

2電動(dòng)機(jī)保護(hù)器簡(jiǎn)介

電動(dòng)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(dòng)的工況下，選用HHD系列數(shù)顯智能型電動(dòng)機(jī)保護(hù)器對(duì)大車電動(dòng)機(jī)進(jìn)行保護(hù)，這種保護(hù)器具有對(duì)現(xiàn)場(chǎng)工作條件要求不苛刻、操作控制簡(jiǎn)單、現(xiàn)場(chǎng)安裝接線和替換方便的特點(diǎn)。HHD系列電動(dòng)機(jī)保護(hù)器內(nèi)部元器件組成如圖1所示。

圖1電動(dòng)機(jī)保護(hù)器內(nèi)部元器件組成

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

HHD數(shù)顯智能型電動(dòng)機(jī)保護(hù)器具有多種保護(hù)功能，能夠?qū)Τ瑫r(shí)啟動(dòng)、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(bào)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(dòng)機(jī)的起動(dòng)時(shí)間和保護(hù)器的動(dòng)作時(shí)間，保護(hù)輸出按反時(shí)限特性動(dòng)作，其保護(hù)反時(shí)限特性，如圖2所示。

圖2電動(dòng)機(jī)保護(hù)器的反時(shí)限特性

3電動(dòng)機(jī)保護(hù)器工作原理

安科瑞電動(dòng)機(jī)保護(hù)器對(duì)高爐吊車大車電動(dòng)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(tái)型號(hào)與參數(shù)*相同的大車走行電動(dòng)機(jī)，通過凸輪控制器QM對(duì)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(dòng)機(jī)定子，在過流繼電器與電動(dòng)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(duì)電動(dòng)機(jī)電流進(jìn)行檢測(cè)。走行電動(dòng)機(jī)配置的二次側(cè)電阻將電動(dòng)機(jī)起動(dòng)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(dòng)機(jī)的額定電流值，因此，對(duì)大于電動(dòng)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(huì)有動(dòng)作輸出，只有在規(guī)定的不同時(shí)間段內(nèi)，若實(shí)際電流值仍等于或大于其額定電流值整定倍數(shù)時(shí)，保護(hù)器才判斷為堵轉(zhuǎn)或過載，并使輸出斷電器動(dòng)作，使電動(dòng)機(jī)停止運(yùn)行，對(duì)于主電路中出現(xiàn)的單相故障，保護(hù)器則會(huì)瞬時(shí)輸出動(dòng)作。

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

3.2保護(hù)器輸出接點(diǎn)控制

在圖3中，各部份保護(hù)點(diǎn)均以單點(diǎn)來表示，如各系統(tǒng)(小車、小鉤、大車、大鉤)位保護(hù)觸點(diǎn)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(diǎn)QM及各過流繼電器FA在閉合位置時(shí)，啟動(dòng)條件滿足，這時(shí)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(diǎn)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?dòng)機(jī)及其它機(jī)構(gòu)電動(dòng)機(jī)均停止運(yùn)行。

3.3故障復(fù)位

通常因故障保護(hù)器動(dòng)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(shí)間要長(zhǎng)，但重要的是在這個(gè)時(shí)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(dòng)機(jī)的綜合保護(hù)功能得到擴(kuò)展

新型電動(dòng)機(jī)保護(hù)器功能齊全，對(duì)大車電動(dòng)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(shí)的做出反應(yīng)。在實(shí)際應(yīng)用中，其保護(hù)功能得到擴(kuò)展。

4.1.1防止雙電動(dòng)機(jī)同時(shí)燒損

吊車大車是雙電動(dòng)機(jī)驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)，當(dāng)雙電動(dòng)機(jī)中臺(tái)由于兩相斷相或內(nèi)部繞組瞬時(shí)全部燒斷損壞后繼續(xù)使用，則大車處于單電動(dòng)機(jī)運(yùn)行狀態(tài)，這臺(tái)電動(dòng)機(jī)長(zhǎng)時(shí)間通過過載電流，造成電動(dòng)機(jī)絕緣老化，嚴(yán)重時(shí)會(huì)燒毀。而應(yīng)用新型電動(dòng)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(dòng)機(jī)相對(duì)應(yīng)的保護(hù)器會(huì)及時(shí)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(diǎn)及時(shí)排除，避免兩臺(tái)大車電動(dòng)機(jī)相繼燒損。

4.1.2避免其它機(jī)構(gòu)電動(dòng)機(jī)因電源缺相故障而損壞

電源線路缺相對(duì)電動(dòng)機(jī)造成的損壞嚴(yán)重，尤其是在電動(dòng)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(shí)常出現(xiàn)兩者之間接觸不良而發(fā)生短時(shí)缺相或欠壓故障，這時(shí)電動(dòng)機(jī)保護(hù)器也會(huì)瞬時(shí)動(dòng)作跳閘，使吊車上其它機(jī)構(gòu)的電動(dòng)機(jī)及時(shí)的停止運(yùn)行而得到保護(hù)。

4．2提高檢修質(zhì)量和降低勞動(dòng)強(qiáng)度

高爐爐工序較為緊湊，吊車停機(jī)檢修的時(shí)間有限，檢修工作人員大部份是在吊車工作間隙時(shí)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(huì)造成元器件再次損壞。應(yīng)用電動(dòng)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(huì)使保護(hù)器投入運(yùn)行。后頻繁跳閘，這就提示工作人員及時(shí)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(cè)的實(shí)際動(dòng)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(dòng)機(jī)換作業(yè)后，電動(dòng)機(jī)旋轉(zhuǎn)方向的判斷以及電動(dòng)機(jī)傳動(dòng)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(shí)際動(dòng)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(dòng)強(qiáng)度增量。

4．3減少設(shè)備巡檢人員工作中的危險(xiǎn)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(chǎng)上部空間溫度瞬時(shí)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(diǎn)檢人員在出鐵場(chǎng)上空吊車上進(jìn)行檢查工作危險(xiǎn)性很大。以往點(diǎn)檢人員如要了解電動(dòng)機(jī)的運(yùn)行情況或電路工作狀態(tài)，須在吊車運(yùn)行時(shí)在吊車大梁平臺(tái)上用鉗形表對(duì)線纜各部進(jìn)行電流測(cè)量，有時(shí)為查找軟性故障甚至還會(huì)長(zhǎng)時(shí)間“跟車”監(jiān)測(cè)，這就增加了危險(xiǎn)性。而應(yīng)用電動(dòng)機(jī)保護(hù)器后，點(diǎn)檢人員就可在操作室內(nèi)得到很多電動(dòng)機(jī)運(yùn)行信息，尤其通過保護(hù)器顯示窗內(nèi)直觀的動(dòng)態(tài)電流監(jiān)測(cè)使巡檢工作變得快捷而準(zhǔn)確，并且保護(hù)器對(duì)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(dòng)機(jī)保護(hù)器介紹與綜合選型

5.1 產(chǎn)品簡(jiǎn)介

ARD該系列低壓電動(dòng)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?？膳c接觸器、電動(dòng)機(jī)起動(dòng)器等電器元件構(gòu)成電動(dòng)機(jī)控制保護(hù)單元，具有遠(yuǎn)程自動(dòng)控制、現(xiàn)場(chǎng)直接控制、面板指示、信號(hào)報(bào)警、現(xiàn)場(chǎng)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(dòng)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(duì)于保護(hù)電動(dòng)機(jī)起到了顯著作用，使大車電動(dòng)機(jī)在相同時(shí)間段內(nèi)燒損的臺(tái)數(shù)同比由45臺(tái)降至8臺(tái)。

通過安科瑞數(shù)顯智能電動(dòng)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(yàn)，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(jì)與應(yīng)用手冊(cè)2019.11

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

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

作者簡(jiǎn)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(dòng)機(jī)保護(hù)器的設(shè)計(jì)與應(yīng)用。