摘 要:本文中利用現代智能電動(dòng)機保護器,對煤礦設備電機的保護環(huán)節做了改進(jìn),并對改進(jìn)過(guò)程中遇到的問(wèn)題、涉及到的保護范疇進(jìn)行了探討。結合煤礦的實(shí)際情況,給出了整改措施和新的思路,以期能夠對煤礦起到積極的推進(jìn)作用。
目前煤礦系統設備上使用的電機,大部分采用熱繼電器,作為電機的過(guò)載保護元件,因其體積小、結構簡(jiǎn)單、成本低等優(yōu)點(diǎn)在生產(chǎn)中得到了廣泛應用。但由于熱繼電器靈敏度低、誤差大、穩定性差,保護不可靠。受環(huán)境、溫度、本身材料等影響,在保護電機方面,已經(jīng)不能適應現代化煤礦生產(chǎn)的需要。
1 煤礦設備電機損壞原因及改進(jìn)的目的
在維修車(chē)間的維修過(guò)程中,我們發(fā)現,大部分損壞的電機,都是由于過(guò)流、堵轉、過(guò)載、斷相、欠電壓造成。而造成這些電機損壞的原因卻不盡相同,往往保護電路失靈、失效、參數選擇不正確等,都是造成事故電機損壞的罪魁禍首。如果能提前預警,及時(shí)處理,就能大大地避免對設備電機造成的傷害,延長(cháng)其使用壽命,降低了維修成本,提高安全運行系數。
基于以上原因,對煤礦設備電機的保護改進(jìn)上也勢在必行。目前,市場(chǎng)上電機保護產(chǎn)品未有統一標準,型號規格五花八門(mén)。制造廠(chǎng)商為了滿(mǎn)足用戶(hù)不同的使用需求派生出很多的系列產(chǎn)品,種類(lèi)繁多,功能繁雜,給使用選型帶來(lái)諸多不便。所以我們要根據自己的實(shí)際情況,考慮實(shí)際要求,來(lái)選擇保護模式和方式。
大部分煤礦地處偏僻,環(huán)境惡劣。對電機保護器選型也提出了苛刻的要求。所以在選擇保護器上一定要考慮電機與保護器的合理配用關(guān)系。理想的電機保護器不是功能最多,也不是所謂最先進(jìn)的,而是應該滿(mǎn)足現場(chǎng)實(shí)際需求,做到經(jīng)濟性和可靠性的統一,具有較高的性能價(jià)格比。
2 智能電機保護器的現場(chǎng)應用與選型
以我們用常見(jiàn)的智能型保護器為例來(lái)說(shuō)明,介紹一下電機保護器外部輸入與保護器的配合關(guān)系,以便給選型和使用提供一些參考。
常見(jiàn)的幾種引起電機故障源輸入信號連接方式。主要有:電壓信號輸入、電流信號輸入、零序信號輸入、溫度信號輸入。電源采用交流220V供電,輸出方式直接采用接觸器控制。其他輸入輸出功能備選,如模擬量輸出可直接連接電壓表、電流表,以及作為其他外接設備的驅動(dòng)信號。RS485通訊接口可用來(lái)遠程計算機連接監測控制電機,作為大型設備和危險操作場(chǎng)所是必不可少的。開(kāi)關(guān)量信號輸入可作為電機啟動(dòng)模式選擇,使用比較靈活。作為擴展功能備用。
2.1 欠壓、過(guò)壓、缺相保護
2.1.1 欠壓
當供電系統出現不正常的情況,電壓降低到一定程度,電機就會(huì )出現疲勞、堵轉,達到幾倍的過(guò)電流。有時(shí),在電壓恢復的瞬間,快要停轉或已經(jīng)停轉的電機同時(shí)運轉,會(huì )導致線(xiàn)路電壓的重新下降,在配電系統中要盡量避免。所以,接入欠壓保護是十分必要的。
2.1.2 過(guò)壓
外因:由雷擊引起。
操作過(guò)電壓:由分閘、合閘等開(kāi)關(guān)操作引起線(xiàn)路電感在器件兩端感應出的過(guò)電壓。
當供電系統中,其相電壓高于我們預設的保護電壓值,保護器動(dòng)作,斷開(kāi)常閉觸點(diǎn)、使KM斷電,主觸頭斷開(kāi),電機停轉。從而保護電機。
2.1.3 缺相
在煤礦系統中,有相當一部分設備采用三相不接地供電。當供電系統中,某一相斷電,會(huì )使設備電機電流突然增大,使輸入電壓不正常,當電壓值異常于設定值,保護器動(dòng)作。切斷KM接觸器。
2.2 過(guò)流保護
過(guò)流保護是電機保護中的重點(diǎn),對電機的危害也最大。主要包括過(guò)載、短路、堵轉、三相不平衡等。我們把電流互感器作為檢測和輸入元件。
2.2.1 過(guò)載
如果在某種情況下使電機的實(shí)際使用功率超過(guò)電機的額定功率,則稱(chēng)這種現象為電機過(guò)載。過(guò)載電機的工作電流大于其額定電流,通常在1.5倍以?xún)葢獙僬7秶?。一旦超出正常范圍,保護機構動(dòng)作,切斷接觸器,同時(shí)發(fā)出過(guò)載信號。
2.2.2 短路
三相電機的短路情況復雜一些,有單相接地短路,也有相間短路;單相接地短路時(shí)中任意一相與PE線(xiàn)直接短接了,一般不會(huì )燒毀電機,但是會(huì )在電機外殼帶電,容易造成觸電。另外就是相間短路,有兩相短路,也有三相短路,三相短路電流會(huì )大得多。電機內部短路大都是電機繞組絕緣損壞造成的,絕緣損壞一般是電機長(cháng)時(shí)間過(guò)載運行造成。當電機絕緣破壞、內部匝間短路、接線(xiàn)錯誤等,都將發(fā)生短路現象,瞬間的短路電流使保護器動(dòng)作,避免事故進(jìn)一步擴大。
2.2.3 堵轉
當負載突然增大,電機本身內部問(wèn)題(軸承損壞、?1?7嚀牛?1?7、傳動(dòng)機構、變速器等,上述任何一個(gè)環(huán)節出現問(wèn)題,都是導致堵轉的原因。堵轉會(huì )使電機電流持續增加,可達額定電流的7倍,時(shí)間稍長(cháng)就會(huì )燒壞電機,當電流值達到保護器設定值時(shí),保護器動(dòng)作。
2.3 零序保護
零相序保護輸入端,正常運行的電機電流大小、向量之和等于零,零序互感器二次線(xiàn)圈的電流也為零,當發(fā)生接地故障時(shí),零序互感器二次線(xiàn)圈將出現較大的電流,發(fā)出信號切斷供電,零序保護主要用來(lái)作為漏電保護。
2.4 溫度檢測
高溫是電機絕緣的殺手,有時(shí)電流值未達到保護值,但是溫度已經(jīng)高到足以損害絕緣狀態(tài)時(shí),應該加以保護。在電機內部安裝一個(gè)熱敏元件,當環(huán)境溫度變化、散熱不良等一些原因,設備出現異常致使溫度升高,超出我們設定的溫度范圍,保護器執行保護動(dòng)作,斷開(kāi)電機回路,避免高溫帶來(lái)的設備損害。
以上我們只做了幾種常用的保護措施輸入,對一些不經(jīng)常巡視、距離遠、危險場(chǎng)所(如高溫、腐蝕),應配合遠程控制功能,既保證設備的正常運行,又可保證人員的安全,使生產(chǎn)順利進(jìn)行。 對于一般電機,以上保護環(huán)節已經(jīng)基本能滿(mǎn)足現場(chǎng)需要。當然還要考慮到現場(chǎng)環(huán)境,如現場(chǎng)濕度、環(huán)境溫度,操作端與執行端距離的要求,設備維護周期,對電網(wǎng)波動(dòng)敏感程度等。
經(jīng)過(guò)以上改進(jìn),使我們能夠提前預知電機運行狀態(tài),在出現問(wèn)題時(shí),能夠及早判斷。通過(guò)保護器的回看功能,還能判斷出現問(wèn)題的基本位置,為維修維護提供依據。
3 保護器選擇分類(lèi)
現代智能電機保護器還有很多在實(shí)際生產(chǎn)中需要的功能,如回看功能、遠程通訊、遠程控制、多種啟動(dòng)方式選擇等。
保護器在類(lèi)型上分為:一般普通型、數碼顯示監控型、智能監控中文顯示型、專(zhuān)機專(zhuān)用型。
3.1 一般普通型
結構比較簡(jiǎn)單,主要功能以突出過(guò)載、缺相(三相不平衡)堵轉等故障保護。故障類(lèi)型采用指示燈顯示。
3.2 數碼顯示監控型
數碼顯示監控型保護器,內部電路運用單片機,采用數碼管作為顯示窗口,智能化綜合保護,集保護、測量、通訊、顯示為一體。整定電流采用數字設定,用戶(hù)可以自行對各種參數修正。
3.3 智能監中文顯示控型
智能漢字顯示更適合國內,與其他類(lèi)型相比,功能更加完善。此類(lèi)產(chǎn)品對各種參數、狀態(tài)、信息直接在操作面板單元上中文漢顯液晶顯示,使界面更加直觀(guān)醒目,并且支持遠程計算機通訊功能。啟動(dòng)方式有多種選擇,并有存儲回看功能,給后期的維護維修提供了數據依據。
3.4 專(zhuān)機專(zhuān)用型
針對某臺或某種設備為主的專(zhuān)用保護器,保護功能相近,外形和接線(xiàn)方式改變,突出專(zhuān)用性。
4 保護器在選擇上應注意事項
在選擇保護器的同時(shí),還要考慮到以下幾種因素:
?。?)電動(dòng)機主要參數:主要是功率、電壓、電流、頻率方面,為選型提供依據。(2)使用環(huán)境因素的影響:主要指溫度、濕度、污染等。(3)電動(dòng)機使用方向:指拖動(dòng)機械設備要求。(4)控制系統:控制模式有手動(dòng)、自動(dòng)化程序等工作運行。啟動(dòng)方式有直接、降壓、星三角、頻敏變阻器、變頻器、軟起動(dòng)等啟動(dòng)方式。(5)安裝要求:在選型上要考慮安裝空間大小,留有足夠的余量,便于散熱及接線(xiàn)、維護、查看方便。(6)靈敏度要求:是帶載啟動(dòng)還是空載啟動(dòng),是滿(mǎn)載還是逐漸加載,主要是在電流設定方面要考慮到啟動(dòng)瞬間的電流值與額定電流值之間的時(shí)間差。(7)其他方面:如生產(chǎn)現場(chǎng)對電動(dòng)機位置的隨意性、啟動(dòng)停止的頻繁程度等。
5 結語(yǔ)
通常選用電機保護器,要充分考慮到電機的過(guò)載能力,避免損壞。提高可靠性和生產(chǎn)的連續性。力爭做到經(jīng)濟合理。在功能選擇上應綜合考慮到電機的本身的價(jià)值、負載類(lèi)型、使用環(huán)境、占主體設備上的重要程度、停止電機運行是否會(huì )對生產(chǎn)造成影響以及影響的程度等因素。
通過(guò)以上改造,必定能改善供電、用電系統的安全性與穩定性,并且對煤?1?7V電氣控制系統的自動(dòng)化水平提高了一個(gè)臺階,同時(shí)大大降低了維修成本,提高了電機的運行效率,增加了經(jīng)濟效益,對煤礦生產(chǎn)具有積極的推進(jìn)作用。
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參考文獻
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