智能电动机保护控制器在DCS工程中的应用与选型

时间：2021-10-30

周晓丽

安科瑞电气股份有限公司上海嘉定 201801

摘　要：随着半导体嚣件的兴起．涌现出的性能可靠、功能多样化的电气元件——电动机保护控制嚣。近几十年，我圈工业有了长足的进步与发展，电动机广泛地应用于各个行业中，如冶金、机械、铁路、建材、化工等各行各业中，并在其中起到重要作用。但电动机在运行中因故障或烧毁引发的事故时有发生，严重危害着人身健康。因此做好电动机的保护具有很重要意义。

关键词：电动机保护控制嚣；保护；控制；通讯

0引言

电动机保护主要有分为两种：一、热继电器：热继电器应用长达半个世纪，直到96年被强制淘汰。热继电器作为电机过载保护产品，存在定粗糙、受环境影响大、等缺陷，决定被淘汰的命运。二、电动机保护控制器：电动机保护控制器出现并普代热继电器引发了行业的剧烈变革，其保护功能更为丰富。保护涵盖了电动机运行中会遇到的所有非正常情况．还可以对实时数据、故障报表进行分析，因此更有针对性和准确性，此外，还可以参与到能源控制与管理分析中，它效仿了高压系统保护和控制模式，弥补了长期以来保护和管理无法延伸至低压系统中的空白。

1电动机保护控制器应用方式

方式1：电动机保护控制器提供开关量、模拟量的输入输出接点和接口，通过控制电缆以硬接线方式将信号送至DCS。这种方式没有发挥电动机保护控制器强大的数据管理功能，只实现对电动机基础的操作，相对其他方式更加可靠。

方式2：DCS直接与电动机保护控制器通讯。这种方式省掉了大量的控制电缆，对电动机的管理更加直接．但是增加了DCS通讯模块数量，在硬件配置和数据处理两方面都会增加额外的负担。

方式3：DCS通过通讯管理机与双端通讯口电动机保护控制器通讯，这种方式不仅省掉大量的控制电缆、DCS的通讯模块，通过通讯管理机这种中间管理层，使网络结构更加清晰俺单。双网互为备用更是增加了系统运行的安全稳定性，同时在中控系统中可以读取电动机保护控制器的管理数据。

因早期在某工程项目通讯的方式，36台电动机保护控制嚣MODBUS-RTU通讯串联一通讯管理机一光纤转换器一光纤一光纤转换嚣一Dcs通讯口。正式投产之前，电动机保护控制嚣厂隶技术员进行了电动机保护控制器的通讯试验，出现了扫描时间不匹配，散据传送位不一致、延时等多种原因。在电脑上对电机进行了启停控制，点鼠标启动到电机转动延时7秒。电机转动判电脑上能看到运转的反馈信号延时又是7秒，其原因 RS485接口MODBUS—RTU通讯方式是我们常说的手拉手的通讯方式．当设备扫描出现故障读扫描3次，36台电动机保护控制嚣串联回路元件过多，其中有的电动机保护控制器未通电造成设备重复扫描，因此造成了延时，这种延时远远不能满足其正常的生产需要。经过方案谈论：本项目每台低压开关柜的馈出回路数量不大于9台，每台低压开关柜电动机保护控制器连接到一个通讯譬理机上，对于启动、停止、运行、故障等输入输出量采用硬接线的方式接至DCS，对于其他量采用通过通讯管理机与ECS通讯，进行修改。DCS系统用于工艺控制，ECS用于电气系统监控。改造后经过在DCS系统上测试启动后反馈至DCS信号在小于0.1秒，ECS电气系统监控不到0.3秒。

从此以后很多工厂都采用系统控制和电气监控分开的方式，即采用是方式1和方式3结台的方式。对于启动、停止、运行、故障等输入输出量采用硬接线的方式接至DCS，对于其他量通过通讯管理机与ECS通讯。

2实际案例分析

现有某企业实际配置如下：

由于工艺生产的连续性特点和负荷的重要性，这种行业设计模式决定了必须采用成熟、可靠的电动机控制方式，才能保证工艺生产所要求的复杂联锁。电动机保护控制器采用硬接线和双通道双网屏蔽双绞线通讯方案，对于启动、停止、运行、故障等输入输出量采用硬接线的方式接至DCS，对于其他量通过通讯管理机与ECS通讯，通讯接口为R8485，MODBUS—RTU通讯规约，通讯管理机为透明网关。理论上不占用响应时间，电动机保护控制器两个通讯口实现冗余热备用。这样既保证的稳定性，也保证了施工和维护工作鼍更是减少。

在我国现在运行的IkW～320kW低压电动机数量至少8000万台以下，占电网用电量的65％以上，全嗣每年因维修电动机就要10多亿元。电动机保护控制器的经济效益；Qs=电动机修理费×电动机保护控制嚣可靠系数一电动机保护控制器购买费+(电机拆装费+停工损失一保护安装费)=(直接经济效益)+(间接经济效益)例如；一台45kW 6的电动机，损毁后的维修费2300元．售价为1100元电动机保护控制嚣配置一台使用可靠系数为95％，避免因烧毁导致的直接经济效益0z为l Qz=电动机修理费×可靠系数一购买费=2300X95％一1100：1085(元)。节省比例：1085(元)／2300(元)×100％=47．2％

3安科瑞ARD系列智能电动机保护器介绍与综合选型

3.1产品简介

ARD该系列低压电动机保护器，具有过载、断相、不平衡、欠载、接地/漏电、堵转等保护功能。可与接触器、电动机起动器等电器元件构成电动机控制保护单元，具有远程自动控制、现场直接控制、面板指示、信号报警、现场总线通信等功能。应用范围：可广泛应用于煤矿、石化、冶炼、电力、建筑等行业的配电领域。

3.2产品选型

产品功能

说明：“√”表示具备“■”表示可选

4结束语

电动机运行时经常达不到满负荷或者经常出现空载。以上两种情况导致电能浪费严重。电动机保护控制器根据电动机在负载的情况调节其他电气设备降低其端电压或其接线，能提高其功率因数和工作效率的原理，对运行电压、电流相位以及电机负载状态进行检测，根据以上对电机运行电压进行自动调整，大幅降低电机无功损耗，有功损耗、励磁损耗，因此电能可以大幅节约。对低负载或负载变化频繁这两种运行状态节电效果更明显，平均节电率在(16～40)％，既提高了功率因数，又降低了材料损失和能源消耗，因此是一种良好的电机节电装置。因此，电动机保护控制器不仅能保证正常生产，提高生产效率和经济效益，而且在节能事业中也有着重要意义。

【参考文献】

[1]刘玲.低压电机保护控制器在生产中的应用[J].电工技术，2011．000(004)：48～48.

[2]韩宾.电动机保护控制器在工程中的应用[J].数码设计,2021(04)：259．

[3]安科瑞企业微电网设计与应用手册.2020.06版.

18721096061

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