王蘭
安科瑞電氣股份有限公司 上海嘉定
摘要：在煤炭行業(yè)中，低壓電動機用量多、分布廣，是生產(chǎn)所需的重要的機械動力來源。煤炭企業(yè)為了實現(xiàn)自動化生產(chǎn)，提高生產(chǎn)效率，對電機設(shè)備實現(xiàn)遙測、遙信、遙控、遙調(diào)、故障診斷和集中控制的需求十分強烈。
關(guān)鍵詞：煤炭；馬達保護；電動機保護器
0 概述
煤炭是中國的基礎(chǔ)能源，在一次能源構(gòu)成中占比將近7成。近年來，國內(nèi)經(jīng)濟穩(wěn)步發(fā)張，中國煤炭工業(yè)將在相當(dāng)長的一段時間里繼續(xù)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，一些嚴峻的問題也亟需解決，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"這兩個問題尤為突出。
當(dāng)前，煤炭工業(yè)的整體生產(chǎn)技術(shù)急需迭代升級，現(xiàn)代化的生產(chǎn)工藝要求自動化程度較高，對電機設(shè)備的可靠性和穩(wěn)定性都提出了更高的要求。同時，煤炭行業(yè)中易燃易爆場合較多，一旦發(fā)生事故后果不堪設(shè)想。基于這兩大基本現(xiàn)狀，低壓智能電動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(shè)備、維持生產(chǎn)穩(wěn)定的中堅力量。
1煤炭行業(yè)電機的種類及特點
以煤炭洗選行業(yè)為例，主要的生產(chǎn)動力來源就是交流三相鼠籠式異步電動機，主要的低壓電動機負載有：篩子，旋流器，淺槽，跳汰機，離心機，浮選機，壓濾機，泵，加壓過濾機，浮選柱、犁煤機、破碎機等設(shè)備。一般這類電動機都需要具備電流、電壓等測量功能以及過載、電流不平衡、斷相、短路等通用保護功能，但不同類型的電機，需要的保護、控制功能的側(cè)重點也各有不同。
（1）、對于煤泥泵、抽水泵等泵類負載，需要杜絕空轉(zhuǎn)的現(xiàn)象發(fā)生。因為一旦水泵空轉(zhuǎn)，就容易產(chǎn)生汽蝕，對泵體和過流件產(chǎn)生損害；空轉(zhuǎn)還會導(dǎo)致水泵的密封形式加速磨損，同時轉(zhuǎn)子部件和泵體會發(fā)熱膨脹導(dǎo)致轉(zhuǎn)子咬死燒壞電機，所以對于泵類負載都需要進行防空轉(zhuǎn)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、研磨機等需要進行重載起動的電機負載，此類電機起動階段電流通常很大，且起動完成的時間也較長，需要在起動階段提供完善的保護功能，比如堵轉(zhuǎn)保護、起動超時保護等；
（3）、煤礦井下，由于巷道狹窄潮濕，電纜和電氣設(shè)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，一旦線路或者設(shè)備發(fā)生漏電，有可能引發(fā)瓦斯或者煤塵爆炸同時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(xiàn)場還會有許多無人值守的場合，對于控制的可靠性也有嚴格要求，一旦發(fā)生母線電壓暫降就有可能造成不必要的停機，影響生產(chǎn)效率，因此此類無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(xù)性。
2 ARD3M系列電機保護器的功能和應(yīng)用
針對煤炭行業(yè)對于電機回路的功能需求，結(jié)合在該行業(yè)多年的使用維護經(jīng)驗，推薦在煤礦、選煤廠、煤化工等產(chǎn)業(yè)中使用ARD3M智能電動機保護器對電機回路進行保護、測量、控制及運維管理。ARD3M系列智能電動機保護器采用分體式結(jié)構(gòu)，適用于額定電壓至660V的低壓電動機回路，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，無需加裝電壓互感器。此外，保護器還提供過載、堵轉(zhuǎn)、斷相、電流（電壓）不平衡等電參量保護和起動次數(shù)限制、運行時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(shè)置保護閾值，并實時記錄已發(fā)生的故障參數(shù)，方便事故追憶，為檢修提供依據(jù)。
ARD3M系列電動機保護器還提供10路可編程的開關(guān)量輸入和6路可編程的繼電器輸出，滿足現(xiàn)場的各類控制、故障輸出需求；并內(nèi)置了邏輯可編程的功能，可實現(xiàn)特殊且復(fù)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，滿足現(xiàn)場對電機回路電參量、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行遠程啟停、復(fù)位等動作，針對特殊的總線通訊需求，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如下：
（1）、欠載保護：泵類負載的使用過程中需要避免空轉(zhuǎn)的發(fā)生，否則容易造成電機燒毀。欠載保護功能在起動和運行階段檢測電流，判斷當(dāng)前電流是否低于設(shè)定的欠載保護閾值，一旦電流低于保護閾值，且持續(xù)時間超過設(shè)定的保護延時，裝置會輸出脫扣信號斷開接觸器，防止水泵長時間空轉(zhuǎn)。使用此項保護功能時，電機額定電流、欠載保護閾值和保護延時需要正確設(shè)置，一般保護閾值設(shè)置為額定電流的50%以內(nèi)，延時時間3-5s。此外，現(xiàn)場如有液位控制器也可接入裝置的開關(guān)量輸入，以實現(xiàn)根據(jù)水位進行自動開停機。
（2）、起動超時保護：電機起動后，首先會進入起動時間，起動時間結(jié)束時電流已低于110%的額定電流，則認為是正常起動，反之判斷為起動超時，執(zhí)行脫扣。重載起動的電機尤其需要注意這項保護，常規(guī)輕載起動的電機起動時間設(shè)置為10s已經(jīng)足夠，而重載起動的電機需視實際情況將保護延時適當(dāng)延長至15-60s。
（3）、漏電保護：裝置通過專用漏電互感器采集電機回路的漏電流，當(dāng)漏電流高于設(shè)定的漏電保護閾值時（默認300mA），裝置在0.5s內(nèi)脫扣，漏電保護建議通過跳斷路器輸出直接分斷斷路器。
（4）、晃電再起動：裝置內(nèi)置抗晃電模塊，在母線電壓短時跌落或短時中斷時，裝置還可以通過內(nèi)部超級電容供電，維持一段時間的正常工作。裝置會先維持原有繼電器輸出狀態(tài)，這段時間內(nèi)電壓恢復(fù)則接觸器自動吸合，電機立即重起；反之裝置進入延時再起階段，此階段繼電器輸出恢復(fù)至初始化狀態(tài)，此時電壓恢復(fù)則執(zhí)行延時重起，實現(xiàn)電機分批再起動，保障井下電機無人值守狀態(tài)下的連續(xù)運行。
3 結(jié)語
煤炭行業(yè)正處于產(chǎn)業(yè)升級、資源整合的關(guān)鍵時期，大量的新建項目和改造工程都迫切需求功能完善、質(zhì)量可靠的電動機保護器。相比于傳統(tǒng)的采用熱繼電器對電機進行保護，智能電動機保護器在保護、控制、運維和通訊等各方面都更加適合當(dāng)前向信息化、自動化、集成化發(fā)展的煤炭行業(yè)。本文介紹的安科瑞ARD3M系列電動機保護器，相比前代電機保護產(chǎn)品，在多個維度都進行了巨大升級，對提高煤炭企業(yè)生產(chǎn)運行的穩(wěn)定性和可靠性提供了保障。
參考文獻：
［1］劉喜.DZJ－Ⅲ型智能電機保護與歐姆龍 61F－G1 液位控制器在選煤廠的應(yīng)用實踐 [J].煤炭加工與綜合利用，2019( 2) : 69－ 71．
［2］安科瑞企業(yè)微電網(wǎng)設(shè)計與應(yīng)用手冊.2022.01版
