ARD智能電動機(jī)控制器在苯乙烯生產(chǎn)過程中的應(yīng)用

摘要：本文著重介紹安科瑞電氣有限公司的ARD智能型電動機(jī)控制器在低壓電動機(jī)保護(hù)、通訊等方面的應(yīng)用，供工程設(shè)計(jì)中參考。

關(guān)鍵詞：低壓電動機(jī)保護(hù)、通訊。

一、概述：

    在現(xiàn)代的工業(yè)過程中，電動機(jī)作為一種拖動的機(jī)械，成為所有動力機(jī)械的*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)，因而對電動機(jī)使用的可靠性和穩(wěn)定性要求*，一旦發(fā)生故障，馬上找出故障原因及時排除，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，zui終選擇了一種新型ARD智能型電動機(jī)控制器，作為電動機(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智能型電動機(jī)控制器，不但的降低了電動機(jī)的故障發(fā)生率，*取代了熱繼電器，同時利用的計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)技術(shù)和通訊技術(shù)，實(shí)現(xiàn)了全廠電動機(jī)的自動化控制，并取得了的經(jīng)濟(jì)效益。

二、苯乙烯廠對電動機(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)電動機(jī)發(fā)生故障需及時查找原因并排除故障，這時靠人到現(xiàn)場查找原因當(dāng)然也可以，只是要花費(fèi)很長時間，而采用ARD智能型電動機(jī)控制器的通訊功能在zui短的時間內(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恢復(fù)生產(chǎn)；

    所以苯乙烯廠對電動機(jī)兩大必不少要求如下：

    1．電動機(jī)保護(hù)、故障記錄功能。

    2．通訊功能。

三、智能型電動機(jī)控制器的描述

    ARD智能型電動機(jī)控制器是zui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、雙向起動、雙速起動、星三角起動、抗晃電起動、欠壓失壓重起動）等功能。

    該裝置具有控制精度高、節(jié)電、保護(hù)動作靈敏、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、起動加速超時、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)時的顯示當(dāng)前電動機(jī)的運(yùn)行情況和三相電流；當(dāng)電動機(jī)發(fā)生任一故障時，裝置延時一段時間后斷開主接觸器，電動機(jī)停車，顯示模塊上實(shí)時顯示當(dāng)前發(fā)生的故障信息（故障原因、故障時間、故障時電動機(jī)電流電壓值）。

    帶通訊功能時還可以通過通訊將保護(hù)數(shù)據(jù)實(shí)時傳送到計(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)常到電動機(jī)旁用“搖表”測絕緣的問題，既保證了電動機(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智能型電動機(jī)控制器可以對當(dāng)前電動機(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)時的在盤柜的顯示模塊上顯示。帶通訊功能時可通過通訊將實(shí)時數(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智能型電動機(jī)控制器可以滿足各種起動方式，如直接起動、雙向起動、雙速起動、星三角起動、自耦變壓器降壓起動和晃電、欠壓失壓重起動控制方式。

    ARD智能型電動機(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，帶通訊功能時還可以通過計(jì)算機(jī)后臺實(shí)現(xiàn)“四遙”功能，對電動機(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。同時后臺系統(tǒng)強(qiáng)大的管理功能可以的實(shí)時記錄各臺電動機(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，對電動機(jī)設(shè)備的自動化要求較高， ARD智能型電動機(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智能型電動機(jī)控制器屬于現(xiàn)場層設(shè)備。

    ARD智能型電動機(jī)控制器聯(lián)到以上的網(wǎng)絡(luò)時，將給苯乙烯廠的自動化帶來優(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裝置節(jié)點(diǎn)的參數(shù)，如：電動機(jī)電流、電壓、電動機(jī)運(yùn)行情況、電能等，有了這些信息用戶便可實(shí)時對各個設(shè)備的電動機(jī)運(yùn)行情況進(jìn)行分析處理。

    b. 便于管理

    通過自動化系統(tǒng)對各個段電動機(jī)集中采集且把這些數(shù)據(jù)進(jìn)行存儲，自動生成各種報(bào)表，如日報(bào)，月報(bào)，年報(bào)等，可以對電動機(jī)的時段運(yùn)行情況進(jìn)行分析，從而為電氣工程師檢查電動機(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，電動機(jī)的保護(hù)功能由分散于現(xiàn)場的ARD智能型電動機(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)時監(jiān)測系統(tǒng)中各個設(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，電動機(jī)發(fā)生故障后，應(yīng)及時的把備用電動機(jī)投上而不影響運(yùn)行機(jī)制。對出現(xiàn)問題的電動機(jī)應(yīng)及時處理以確保連續(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間才能分析出來，不便于應(yīng)用。而ARD智能型電動機(jī)控制器強(qiáng)大的故障記錄功能為維護(hù)人員節(jié)省了大量的時間，提高了生產(chǎn)的效率。

五、工程典型應(yīng)用圖

六、ARD電動機(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

表2 額定電流附加說明

注：表2數(shù)據(jù)適用于AC400V，50Hz，1500轉(zhuǎn)/分的四鼠籠式電動機(jī) 

表3 附加功能代碼

      注：1、帶有起動控制時，保護(hù)器zui多提供2個起動繼電器用于順序控制外部2個接觸器的閉合/斷開，從而實(shí)現(xiàn)電動機(jī)的不同起動方式（如Y-?轉(zhuǎn)換起動、正反轉(zhuǎn)控制，自耦降壓起動等）；

     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，在一批訂單中訂購一個90FL顯示單元，作為調(diào)試使用。 

 表4 顯示方式

參考文獻(xiàn)：《ST500智能電動機(jī)控制器在堿廠的應(yīng)用》