ARD智能電動(dòng)機(jī)控制器在苯乙烯生產(chǎn)過程中的應(yīng)用
一、概述: 在現(xiàn)代的工業(yè)過程中,電動(dòng)機(jī)作為一種拖動(dòng)的機(jī)械,成為所有動(dòng)力機(jī)械的不可缺少的設(shè)備。隨著科學(xué)技術(shù)的不斷進(jìn)步,計(jì)算機(jī)技術(shù)和網(wǎng)絡(luò)技術(shù)不斷的完善,迫切需要開發(fā)和完善電動(dòng)機(jī)控制與保護(hù)設(shè)備,從而實(shí)現(xiàn)對生產(chǎn)過程和大型機(jī)械的遙信、遙測、遙調(diào)、遙控、故障診斷以及集中監(jiān)測等功能。 化工行業(yè)是我國的重要的基礎(chǔ)行業(yè),在國民經(jīng)濟(jì)中具有重要的戰(zhàn)略地位。行業(yè)特點(diǎn)本身特點(diǎn)為易燃易爆的工作場合較多,屬于事故多發(fā)行業(yè),化工行業(yè)滿負(fù)荷、大通量連續(xù)的運(yùn)轉(zhuǎn),因而對電動(dòng)機(jī)使用的可靠性和穩(wěn)定性要求極高,一旦發(fā)生故障,必須馬上找出故障原因及時(shí)排除,以保證連續(xù)的生產(chǎn)。 江蘇某化工企業(yè)經(jīng)過多年嘗試和反復(fù)實(shí)踐試用,最終選擇了一種新型ARD智能型電動(dòng)機(jī)控制器,作為電動(dòng)機(jī)的保護(hù)元件,并取得了一定的使用經(jīng)驗(yàn)。特別是該企業(yè)在25萬噸/年苯乙烯項(xiàng)目中,在低壓配電系統(tǒng)中使用了ARD智能型電動(dòng)機(jī)控制器,不但有效的降低了電動(dòng)機(jī)的故障發(fā)生率,徹底取代了熱繼電器,同時(shí)利用先進(jìn)的計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)技術(shù)和通訊技術(shù),實(shí)現(xiàn)了全廠電動(dòng)機(jī)的自動(dòng)化控制,并取得了顯著的經(jīng)濟(jì)效益。 二、苯乙烯廠對電動(dòng)機(jī)控制器的要求 該化工企業(yè)生產(chǎn)從粗苯加氫開始,粗苯加氫生產(chǎn)出的苯用于生產(chǎn)苯乙烯、順酐、富馬酸,該企業(yè)屬易燃易爆、大通量、滿負(fù)荷的連續(xù)運(yùn)轉(zhuǎn)性生產(chǎn)企業(yè)。該公司的低壓廠用電系統(tǒng)中的許多電機(jī)在工藝要求上是不允許跳閘停車的,部分關(guān)鍵電機(jī)一旦跳閘停機(jī),將可能造成整個(gè)工藝癱瘓等事故,不但給企業(yè)帶來巨大的經(jīng)濟(jì)損失,而且容易造成人員傷亡。 在實(shí)際運(yùn)行中,當(dāng)電動(dòng)機(jī)發(fā)生故障需及時(shí)查找原因并排除故障,這時(shí)靠人到現(xiàn)場查找原因當(dāng)然也可以,只是要花費(fèi)很長時(shí)間,而采用ARD智能型電動(dòng)機(jī)控制器的通訊功能在最短的時(shí)間內(nèi)發(fā)出報(bào)警指令告知電氣工程師,到現(xiàn)場后通過ARD智能型電動(dòng)機(jī)控制器的故障記錄功能可以很容易找到故障原因及時(shí)恢復(fù)生產(chǎn); 所以苯乙烯廠對電動(dòng)機(jī)兩大必不少要求如下: 1.電動(dòng)機(jī)保護(hù)、故障記錄功能。 2.通訊功能。 三、智能型電動(dòng)機(jī)控制器的描述 ARD智能型電動(dòng)機(jī)控制器是最近十幾年才發(fā)展起來的一種新型數(shù)字式低壓綜合電動(dòng)機(jī)保護(hù)裝置。它集成了過載、欠(輕)載、阻塞/堵轉(zhuǎn)、三相電流不平衡等保護(hù)功能;還集成了測量、故障記錄、控制(直接起動(dòng)、雙向起動(dòng)、雙速起動(dòng)、星三角起動(dòng)、抗晃電起動(dòng)、欠壓失壓重起動(dòng))等功能。 該裝置具有控制精度高、節(jié)電、保護(hù)動(dòng)作靈敏、工作可靠等優(yōu)點(diǎn),是替代熱繼電器的理想產(chǎn)品。 其基本工作原理如下圖: (1)保護(hù)功能 ARD智能型電動(dòng)機(jī)控制器具有過載、欠(輕)載、阻塞/堵轉(zhuǎn)、三相電流不平衡、起動(dòng)加速超時(shí)、接地/漏電、欠/過壓、欠功率等保護(hù)功能。 ARD裝置通過裝在柜門上的顯示模塊,實(shí)時(shí)的顯示當(dāng)前電動(dòng)機(jī)的運(yùn)行情況和三相電流;當(dāng)電動(dòng)機(jī)發(fā)生任一故障時(shí),裝置延時(shí)一段時(shí)間后斷開主接觸器,電動(dòng)機(jī)停車,顯示模塊上實(shí)時(shí)顯示當(dāng)前發(fā)生的故障信息(故障原因、故障時(shí)間、故障時(shí)電動(dòng)機(jī)電流電壓值)。 帶通訊功能時(shí)還可以通過通訊將保護(hù)數(shù)據(jù)實(shí)時(shí)傳送到計(jì)算機(jī)后臺系統(tǒng)中進(jìn)行監(jiān)控管理。 ARD智能型電動(dòng)機(jī)控制器的漏電保護(hù)功能在化工行業(yè)中有非常重要的使用價(jià)值,它解決了電氣維護(hù)人員經(jīng)常到電動(dòng)機(jī)旁用“搖表”測絕緣的問題,既保證了電動(dòng)機(jī)設(shè)備的安全,又保證了生產(chǎn)連續(xù)運(yùn)行。 (2)測量功能 ARD智能型電動(dòng)機(jī)控制器可以對當(dāng)前電動(dòng)機(jī)回路的三相電流、三相電流不平衡、接地電流、電壓、功率、功率因數(shù)、頻率、電能進(jìn)行測量,并且實(shí)時(shí)的在盤柜的顯示模塊上顯示。帶通訊功能時(shí)可通過通訊將實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)傳送到計(jì)算機(jī)后臺或者SCADA系統(tǒng)中進(jìn)行監(jiān)控管理。 (3)控制功能 ARD智能型電動(dòng)機(jī)控制器可以滿足各種起動(dòng)方式,如直接起動(dòng)、雙向起動(dòng)、雙速起動(dòng)、星三角起動(dòng)、自耦變壓器降壓起動(dòng)和晃電、欠壓失壓重起動(dòng)控制方式。 ARD智能型電動(dòng)機(jī)控制器支持9路開關(guān)量輸入,5路繼電器輸出,可以在盤柜上方便的進(jìn)行起、停、調(diào)試等工作,帶通訊功能時(shí)還可以通過計(jì)算機(jī)后臺實(shí)現(xiàn)“四遙”功能,對電動(dòng)機(jī)進(jìn)行監(jiān)視管理。 (4)在線監(jiān)視功能 電氣工作師站操作人員可以在后臺系統(tǒng)上,完成所有保護(hù)整定數(shù)據(jù)的查看、修改設(shè)定。并且可在線監(jiān)測電動(dòng)機(jī)的運(yùn)行情況和供電電源的質(zhì)量,及早的發(fā)現(xiàn)問題。同時(shí)后臺系統(tǒng)強(qiáng)大的管理功能可以有效的實(shí)時(shí)記錄各臺電動(dòng)機(jī)的型號、歷史維護(hù)記錄、故障波形,為保證工藝系統(tǒng)的安全生產(chǎn)提供了有力的依據(jù)。 四、選用ARD智能型電動(dòng)機(jī)控制器帶來好處 (1)安裝方便易于現(xiàn)場巡檢 按安裝形式分:ARD智能型電動(dòng)機(jī)控制器分為一體式和分體式兩種。 目前使用MCC馬達(dá)控制中心柜大多采用的是抽屜柜,少數(shù)采用控制箱。 分體式安裝是由ARD裝置主體、顯示模塊組成;一體式安裝是ARD裝置主體、顯示模塊是一體的。 在實(shí)際工程中普通采用的是分體式安裝,把顯示模塊安裝在比如MNS抽屜柜面板上,這樣既簡化了開關(guān)柜內(nèi)的接線,又實(shí)現(xiàn)了即插即用功能(用戶可在線更換顯示模塊)。通過這樣設(shè)計(jì)使用戶在使用時(shí)對當(dāng)前的電機(jī)運(yùn)行狀態(tài)一目了然,大大的方便了用戶的巡視和維護(hù)。 對那些電動(dòng)機(jī)要求不高的地方,也可采用一體式安裝的產(chǎn)品。 (2)通訊組網(wǎng)便于后臺管理 在化工行業(yè)的工程中,對電動(dòng)機(jī)設(shè)備的自動(dòng)化要求較高, ARD智能型電動(dòng)機(jī)控制器提供了RS-485通訊(Modbus-Rtu通訊協(xié)議)接口,為電氣操作與工藝控制人員通過計(jì)算機(jī)后臺在線瀏覽生產(chǎn)情況提供了方便。 把所有的ARD智能型電動(dòng)機(jī)控制器、AM5中壓保護(hù)裝置、ACR多功能電力儀表及其它具備通訊協(xié)議的產(chǎn)品并聯(lián)在一起組成現(xiàn)場總線的網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)。如下圖所示,網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)由站控層、通訊層、現(xiàn)場層組成,其中ARD智能型電動(dòng)機(jī)控制器屬于現(xiàn)場層設(shè)備。
ARD智能型電動(dòng)機(jī)控制器聯(lián)到以上的網(wǎng)絡(luò)時(shí),將給苯乙烯廠的自動(dòng)化帶來優(yōu)勢如下: a. 使系統(tǒng)信息集中 電氣工程師可以通過抄表的方式采集各個(gè)裝置節(jié)點(diǎn)的參數(shù),如:電動(dòng)機(jī)電流、電壓、電動(dòng)機(jī)運(yùn)行情況、電能等,有了這些信息用戶便可實(shí)時(shí)對各個(gè)設(shè)備的電動(dòng)機(jī)運(yùn)行情況進(jìn)行分析處理。 b. 便于管理 通過自動(dòng)化系統(tǒng)對各個(gè)段電動(dòng)機(jī)集中采集且把這些數(shù)據(jù)進(jìn)行存儲,自動(dòng)生成各種報(bào)表,如日報(bào),月報(bào),年報(bào)等,可以對電動(dòng)機(jī)的時(shí)段運(yùn)行情況進(jìn)行分析,從而為電氣工程師檢查電動(dòng)機(jī)故障提供了有利的數(shù)據(jù)。 c. 進(jìn)一步提系統(tǒng)高可靠性 現(xiàn)場總線的配電系統(tǒng)來說,電動(dòng)機(jī)的保護(hù)功能由分散于現(xiàn)場的ARD智能型電動(dòng)機(jī)控制器來完成,對系統(tǒng)網(wǎng)絡(luò)沒有任何直接的依賴性,而通過網(wǎng)絡(luò)可以實(shí)時(shí)監(jiān)測系統(tǒng)中各個(gè)設(shè)備的保護(hù)運(yùn)行情況,因此架構(gòu)了網(wǎng)絡(luò)的配電系統(tǒng),其可靠性進(jìn)一步提高。 (3)故障記錄便于現(xiàn)場問題分析 在化工行業(yè)中,電動(dòng)機(jī)發(fā)生故障后,應(yīng)及時(shí)的把備用電動(dòng)機(jī)投上而不影響運(yùn)行機(jī)制。對出現(xiàn)問題的電動(dòng)機(jī)應(yīng)及時(shí)處理以確保連續(xù)生產(chǎn),早期的處理方法需要花大量的人力物力還需要一定的時(shí)間才能分析出來,不便于應(yīng)用。而ARD智能型電動(dòng)機(jī)控制器強(qiáng)大的故障記錄功能為維護(hù)人員節(jié)省了大量的時(shí)間,提高了生產(chǎn)的效率。 五、工程典型應(yīng)用圖
六、ARD電動(dòng)機(jī)保護(hù)器選型 ARD2F型號如下所示: 1. ARD2F型號如下所示:
圖3 ARD2F型號說明 表1 額定電流
保護(hù)器額定電流 | 變比設(shè)置 | 互感器一次側(cè)圈數(shù) | 適用電機(jī)范圍(kW) | 可整定電流范圍(A) |
1 | 支持 | 5圈 | 0.12-250 | 0.1-999 |
5 | 1圈 | 0.12-250 | 0.1-999 | |
1.6 | 不支持 | 1圈 | 0.12-0.55 | 0.4-1.6 |
6.3 | 1圈 | 0.75-2.2 | 1.6-6.3 | |
25 | 1圈 | 3-11 | 6.3-25 | |
100 | 1圈 | 15-45 | 25-100 | |
250 | 1圈 | 55-132 | 63-250 | |
800 | 1圈 | 160-250 | 250-800 |
表2 額定電流附加說明
電動(dòng)機(jī)額定功率(kW) | 電動(dòng)機(jī)額定電流(A) | 選配保護(hù)器額定電流 | 整定電流范圍(A) | 電動(dòng)機(jī)額定 功率(kW) | 電動(dòng)機(jī)額定 電流(A) | 選配保護(hù)器額定電流 | 整定電流范圍(A) | |
0.12 | 0.42 | 1.6 | 0.40-1.6 | 30 | 57 | 100 | 25-100 | |
0.37 | 1 | 1.6 | 0.40-1.6 | 37 | 69 | 100 | 25-100 | |
0.55 | 1.5 | 1.6 | 0.40-1.6 | 45 | 81 | 100 | 25-100 | |
0.75 | 2 | 6.3 | 1.6-6.3 | 55 | 100 | 100 | 25-100 | |
1.1 | 2.5 | 6.3 | 1.6-6.3 | 75 | 135 | 250 | 63-250 | |
2.2 | 5 | 6.3 | 1.6-6.3 | 90 | 165 | 250 | 63-250 | |
3 | 6.5 | 25 | 6.3-25 | 110 | 200 | 250 | 63-250 | |
5.5 | 11 | 25 | 6.3-25 | 132 | 240 | 250 | 63-250 | |
7.5 | 14.8 | 25 | 6.3-25 | 160 | 285 | 800 | 250-800 | |
11 | 21 | 25 | 6.3-25 | 200 | 352 | 800 | 250-800 | |
15 | 28.5 | 100 | 25-100 | 220 | 388 | 800 | 250-800 | |
18.5 | 35 | 100 | 25-100 | 250 | 437 | 800 | 250-800 | |
22 | 42 | 100 | 25-100 | / | / | / | / |
注:表2數(shù)據(jù)適用于AC400V,50Hz,1500轉(zhuǎn)/分的四極鼠籠式電動(dòng)機(jī) 表3 附加功能代碼
附加功能 | 代號 | 附加功能 | 代號 | |
起動(dòng)控制(包含K功能) | Q | 漏電保護(hù) | L | |
開關(guān)量輸入 | K | 4~20mA模擬量輸出 | M | |
溫度保護(hù) | T | 失壓重起(抗晃電) | SU | |
報(bào)警(可編程輸出) | J | SOE事件記錄 | SR | |
通訊接口 | Modbus_RTU | C | 電壓功能(相序、功率、功率因數(shù)) | U |
Profibus_DP | CP | |||
DeviceNet | CD | tE時(shí)間保護(hù) | tE |
注:1、帶有起動(dòng)控制時(shí),保護(hù)器最多提供2個(gè)起動(dòng)繼電器用于順序控制外部2個(gè)接觸器的閉合/斷開,從而實(shí)現(xiàn)電動(dòng)機(jī)的不同起動(dòng)方式(如Y-?轉(zhuǎn)換起動(dòng)、正反轉(zhuǎn)控制,自耦降壓起動(dòng)等); 2、溫度保護(hù)的測量范圍:熱電阻100Ω~30kΩ; 3、對于無顯示要求的客戶,必須在一批訂單中訂購一個(gè)90FL顯示單元,作為調(diào)試使用。 表4 顯示方式
代號 | 規(guī)格 |
90FL | LCD液晶顯示模塊尺寸為90?70,開孔86?66(單位mm) |
參考文獻(xiàn):《ST500智能電動(dòng)機(jī)控制器在堿廠的應(yīng)用》

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