淺談智能電動(dòng)機保護器在吊車(chē)電機上的應用及產(chǎn)品選型

1言

高爐爐吊車(chē)是高爐系統的重要設備。在高爐爐吊車(chē)上，各機構電動(dòng)機的保護通常采用過(guò)流繼電器。過(guò)流繼電器的特點(diǎn)是阻抗小、導線(xiàn)粗、匝數少，使用時(shí)將其串聯(lián)在電動(dòng)機的供電線(xiàn)路中。當電動(dòng)機的電流大于2.25倍額定電流時(shí)，過(guò)流繼電器作為瞬動(dòng)元件，將在很短的時(shí)間內做出反應，切斷電流，使電動(dòng)機停止運行，達到保護電動(dòng)機的目的。但是由于過(guò)流繼電器參數設置不準確，動(dòng)作時(shí)間受溫度變化影響較大，不能適應經(jīng)常變化的運行狀態(tài)。往往對于電動(dòng)機過(guò)流不能作出及時(shí)反應，導致處于過(guò)載工作狀態(tài)下的大車(chē)走行電動(dòng)機頻繁燒損。鑒于普通型過(guò)流繼電器不能有效保護電動(dòng)機，為解決高爐爐吊車(chē)大車(chē)走行電動(dòng)機頻繁燒損的問(wèn)題，決定采用新型電動(dòng)機保護器對爐吊車(chē)大車(chē)走行電動(dòng)機實(shí)現有效的保護控制。
2電動(dòng)機保護器簡(jiǎn)介
電動(dòng)機保護器系列產(chǎn)品較多，根據高爐爐吊車(chē)常常處在高溫、粉塵、強振動(dòng)的工況下，選用HHD系列數顯智能型電動(dòng)機保護器對大車(chē)電動(dòng)機進(jìn)行保護，這種保護器具有對現場(chǎng)工作條件要求不苛刻、操作控制簡(jiǎn)單、現場(chǎng)安裝接線(xiàn)和替換方便的特點(diǎn)。HHD系列電動(dòng)機保護器內部元器件組成如圖1所示。
 
圖1電動(dòng)機保護器內部元器件組成
HHD數顯智能型電動(dòng)機保護器的檢測原理是通過(guò)電磁感應元件采集流經(jīng)電動(dòng)機的電流信號，經(jīng)內部的電子線(xiàn)路或集成電路，根據電動(dòng)機的額定電流整定值來(lái)進(jìn)行處理，保證電動(dòng)機在故障電流情況下受到保護。
HHD數顯智能型電動(dòng)機保護器具有多種保護功能，能夠對超時(shí)啟動(dòng)、過(guò)流、欠流、斷相、堵轉、短路、過(guò)壓、欠壓、漏電(接地)、三相電流不平衡、過(guò)熱、軸承磨損、定轉子偏心、外部故障等予以報警，還有故障電流鎖存及面板顯示、復位功能。它能夠區分電動(dòng)機的起動(dòng)時(shí)間和保護器的動(dòng)作時(shí)間，保護輸出按反時(shí)限特性動(dòng)作，其保護反時(shí)限特性，如圖2所示。
 
圖2電動(dòng)機保護器的反時(shí)限特性
3電動(dòng)機保護器工作原理
安科瑞電動(dòng)機保護器對高爐吊車(chē)大車(chē)電動(dòng)機進(jìn)行保護控制的應用電路如圖1所示。原吊車(chē)大車(chē)電路并未改變，根據保護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(chē)主回路控制
如圖3所示，兩臺型號與參數*相同的大車(chē)走行電動(dòng)機，通過(guò)凸輪控制器QM對其進(jìn)行控制和調整。三相電源經(jīng)開(kāi)關(guān)Qs、線(xiàn)路接觸器KM主觸頭、QM方向主觸頭和過(guò)流繼電器FA的線(xiàn)圈送至大車(chē)電動(dòng)機定子，在過(guò)流繼電器與電動(dòng)機定子之間，線(xiàn)纜穿過(guò)保護器的穿心互感器孔洞，以便保護器對電動(dòng)機電流進(jìn)行檢測。走行電動(dòng)機配置的二次側電阻將電動(dòng)機起動(dòng)和調整過(guò)程中的電流限定在額定電流的2～2.5倍。保護器在投入工作設定走行電動(dòng)機的額定電流值，因此，對大于電動(dòng)機額定電流的電流值雖表現為故障顯示燈頻繁閃爍，但并不會(huì )有動(dòng)作輸出，只有在規定的不同時(shí)間段內，若實(shí)際電流值仍等于或大于其額定電流值整定倍數時(shí)，保護器才判斷為堵轉或過(guò)載，并使輸出斷電器動(dòng)作，使電動(dòng)機停止運行，對于主電路中出現的單相故障，保護器則會(huì )瞬時(shí)輸出動(dòng)作。
 
圖3電動(dòng)機保護器用于吊車(chē)大車(chē)走行電動(dòng)機保護的應用電路示意
3.2保護器輸出接點(diǎn)控制
在圖3中，各部份保護點(diǎn)均以單點(diǎn)來(lái)表示，如各系統(小車(chē)、小鉤、大車(chē)、大鉤)零位保護觸點(diǎn)QM、過(guò)流繼電器FA及自鎖保護回路。當急停開(kāi)關(guān)sB、吊車(chē)零位控制保護點(diǎn)QM及各過(guò)流繼電器FA在閉合位置時(shí)，啟動(dòng)條件滿(mǎn)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。保護器的輸出接點(diǎn)串聯(lián)至回路中的公共部份，一旦保護器控制其分斷后，KM失電，分斷三相電源，吊車(chē)大車(chē)電動(dòng)機及其它機構電動(dòng)機均停止運行。
3.3故障復位
通常因故障保護器動(dòng)作切斷電源后要進(jìn)行復位，保護器復位操作可由面板上的復位按鈕切斷電源來(lái)進(jìn)行。保護器輸入端子1，2端接至主電路電源開(kāi)關(guān)Qs下部的u，V兩相，由此獲得保護器的工作電源。當保護器鎖定故障并使KM跳閘后，操作人員通過(guò)保護器的故障指示來(lái)分析故障原因，如可復位則將Qs按下再合上即完成復位操作。顯然這比用復位按鈕復位所花時(shí)間要長(cháng)，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，為復位后可能再次出現同樣的故障做好處理準備。
4應用效果
4.1大車(chē)電動(dòng)機的綜合保護功能得到擴展
新型電動(dòng)機保護器功能齊全，對大車(chē)電動(dòng)機在一般情況下出現的過(guò)載、堵轉及斷相的大電流能夠準確、及時(shí)的做出反應。在實(shí)際應用中，其保護功能得到擴展。
4.1.1防止雙電動(dòng)機同時(shí)燒損
吊車(chē)大車(chē)是雙電動(dòng)機驅動(dòng)系統，當雙電動(dòng)機中一臺由于兩相斷相或內部繞組瞬時(shí)全部燒斷損壞后繼續使用，則大車(chē)處于單電動(dòng)機運行狀態(tài)，這臺電動(dòng)機長(cháng)時(shí)間通過(guò)過(guò)載電流，造成電動(dòng)機絕緣老化，嚴重時(shí)會(huì )燒毀。而應用新型電動(dòng)機保護器后，如果出現上述情況，那么仍繼續工作的故障電動(dòng)機相對應的保護器會(huì )及時(shí)作出反應并頻繁跳閘，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，避免兩臺大車(chē)電動(dòng)機相繼燒損。
4.1.2避免其它機構電動(dòng)機因電源缺相故障而損壞
電源線(xiàn)路缺相對電動(dòng)機造成的損壞嚴重，尤其是在電動(dòng)機處于滿(mǎn)載工作狀況下。高爐爐吊車(chē)總電源由導電軌道與滑板引入，工作中時(shí)常出現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)機保護器也會(huì )瞬時(shí)動(dòng)作跳閘，使吊車(chē)上其它機構的電動(dòng)機及時(shí)的停止運行而得到保護。
4．2提高檢修質(zhì)量和降低勞動(dòng)強度
高爐爐工序較為緊湊，吊車(chē)停機檢修的時(shí)間有限，檢修工作人員大部份是在吊車(chē)工作間隙時(shí)維修處理?yè)p壞的元器件或線(xiàn)纜，這就難免在檢修過(guò)程中，存在線(xiàn)頭螺栓沒(méi)有擰緊、觸頭安裝不符合標準等隱患，為嚴重的是會(huì )造成元器件再次損壞。應用電動(dòng)機保護器后，由于其控制精度較高，一旦電路存在問(wèn)題就會(huì )使保護器投入運行。后頻繁跳閘，這就提示工作人員及時(shí)發(fā)現問(wèn)題并予以解決，而且在今后的工作中為細心，提高了作業(yè)中的檢修質(zhì)量。而在檢修作業(yè)結束后的試車(chē)中，機電工作人員只需依據保護器顯示窗內監測的實(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正常，如電動(dòng)機換作業(yè)后，電動(dòng)機旋轉方向的判斷以及電動(dòng)機傳動(dòng)機構是否還存在卡阻等都可以根據保護器顯示窗內實(shí)際動(dòng)態(tài)電流值的大小來(lái)判斷，這樣就避免了因盲目的排查故障而造成的勞動(dòng)強度增量。
4．3減少設備巡檢人員工作中的危險性
爐吊車(chē)作業(yè)環(huán)境十分復雜，經(jīng)常出現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，設備點(diǎn)檢人員在出鐵場(chǎng)上空吊車(chē)上進(jìn)行檢查工作危險性很大。以往點(diǎn)檢人員如要了解電動(dòng)機的運行情況或電路工作狀態(tài)，須在吊車(chē)運行時(shí)在吊車(chē)大梁平臺上用鉗形表對線(xiàn)纜各部進(jìn)行電流測量，有時(shí)為查找軟性故障甚至還會(huì )長(cháng)時(shí)間“跟車(chē)”監測，這就增加了危險性。而應用電動(dòng)機保護器后，點(diǎn)檢人員就可在操作室內得到很多電動(dòng)機運行信息，尤其通過(guò)保護器顯示窗內直觀(guān)的動(dòng)態(tài)電流監測使巡檢工作變得快捷而準確，并且保護器對故障類(lèi)型的分類(lèi)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)機保護器介紹與綜合選型
5.1 產(chǎn)品簡(jiǎn)介
ARD該系列低壓電動(dòng)機保護器，具有過(guò)載、斷相、不平衡、欠載、接地/漏電、堵轉等保護功能?？膳c接觸器、電動(dòng)機起動(dòng)器等電器元件構成電動(dòng)機控制保護單元，具有遠程自動(dòng)控制、現場(chǎng)直接控制、面板指示、信號報警、現場(chǎng)總線(xiàn)通信等功能。應用范圍：可廣泛應用于煤礦、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結語(yǔ)
數顯智能電動(dòng)機保護器作為一種新技術(shù)在工作環(huán)境惡劣的爐吊車(chē)上使用。該保護器從應用至今，其良好的保護特性對于保護電動(dòng)機起到了顯著(zhù)作用，使大車(chē)電動(dòng)機在相同時(shí)間段內燒損的臺數同比由45臺降至8臺。
通過(guò)安科瑞數顯智能電動(dòng)機保護器的應用，積累了此類(lèi)電子器件在爐吊車(chē)上安裝、調試和維護的寶貴經(jīng)驗，為今后在爐吊車(chē)上應用成套大型電子控制裝置提供了可靠的依據。
【參考文獻】
[1] 安科瑞企業(yè)微電網(wǎng)設計與應用手冊2019.11
[2] 王蘭君，張景皓，黃海平.新編電工實(shí)用線(xiàn)路200例.北京:人民郵電出版社
[3] 唐煒,周章金,邱斌.電動(dòng)機保護器在高爐吊車(chē)電動(dòng)機上的應用