ARD智能電動(dòng)機(jī)控制器在苯乙烯生產(chǎn)過(guò)程中的應(yīng)用

更新時(shí)間：2014-09-11

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一、概述：
在現(xiàn)代的工業(yè)過(guò)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*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(kāi)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(duì)生產(chǎn)過(guò)程和大型機(jī)械的遙信、遙測(cè)、遙調(diào)、遙控、故障診斷以及集中監(jiān)測(cè)等功能。
化工行業(yè)是我國(guó)的重要的基礎(chǔ)行業(yè)，在國(guó)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(chǎng)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(duì)電動(dòng)機(jī)使用的可靠性和穩(wěn)定性要求*，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(guò)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(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(wàn)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，*取代了熱繼電器，同時(shí)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(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(duì)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(kāi)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(lái)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(chǎng)查找原因當(dāng)然也可以，只是要花費(fèi)很長(zhǎng)時(shí)間，而采用ARD智能型電動(dòng)機(jī)控制器的通訊功能在zui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(chǎng)后通過(guò)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(duì)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zui近十幾年才發(fā)展起來(lái)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(guò)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(cè)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(guò)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(guò)壓、欠功率等保護(hù)功能。
ARD裝置通過(guò)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(kāi)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(guò)通訊將保護(hù)數(shù)據(jù)實(shí)時(shí)傳送到計(jì)算機(jī)后臺(tái)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(cè)絕緣的問(wèn)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(cè)量功能
ARD智能型電動(dòng)機(jī)控制器可以對(duì)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(cè)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(guò)通訊將實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)傳送到計(jì)算機(jī)后臺(tái)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(kāi)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(guò)計(jì)算機(jī)后臺(tái)實(shí)現(xiàn)“四遙”功能，對(duì)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(tái)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(cè)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(wèn)題。同時(shí)后臺(tái)系統(tǒng)強(qiáng)大的管理功能可以有效的實(shí)時(shí)記錄各臺(tái)電動(dòng)機(jī)的型號(hào)、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(lái)好處
（1）安裝方便易于現(xiàn)場(chǎng)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(jiǎn)化了開(kāi)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(guò)這樣設(shè)計(jì)使用戶在使用時(shí)對(duì)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(duì)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(tái)管理
在化工行業(yè)的工程中，對(duì)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(guò)計(jì)算機(jī)后臺(tái)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(chǎng)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(chǎng)層組成，其中ARD智能型電動(dòng)機(jī)控制器屬于現(xiàn)場(chǎng)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(lái)優(yōu)勢(shì)如下：
a. 使系統(tǒng)信息集中
電氣工程師可以通過(guò)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(duì)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(guò)自動(dòng)化系統(tǒng)對(duì)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(chǔ)，自動(dòng)生成各種報(bào)表，如日?qǐng)?bào)，月報(bào)，年報(bào)等，可以對(duì)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(chǎng)總線的配電系統(tǒng)來(lái)說(shuō)，電動(dòng)機(jī)的保護(hù)功能由分散于現(xiàn)場(chǎng)的ARD智能型電動(dòng)機(jī)控制器來(lái)完成，對(duì)系統(tǒng)網(wǎng)絡(luò)沒(méi)有任何直接的依賴性，而通過(guò)網(wǎng)絡(luò)可以實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)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(chǎng)問(wèn)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(duì)出現(xiàn)問(wèn)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(lái)，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(hào)如下所示：
1. ARD2F型號(hào)如下所示：

圖3 ARD2F型號(hào)說(shuō)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	支持	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(shuō)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(hào)	附加功能	代號(hào)
起動(dòng)控制（包含K功能）		Q	漏電保護(hù)	L
開(kāi)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	電壓功能(相序、功率、功率因數(shù))	U
	DeviceNet	CD	t_E時(shí)間保護(hù)	tE

注：1、帶有起動(dòng)控制時(shí)，保護(hù)器zui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(kāi)，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(cè)量范圍：熱電阻100Ω～30kΩ；
3、對(duì)于無(wú)顯示要求的客戶，必須在一批訂單中訂購(gòu)一個(gè)90FL顯示單元，作為調(diào)試使用。
表4 顯示方式

代號(hào)	規(guī)格
90FL	LCD液晶顯示模塊尺寸為90×70，開(kāi)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》