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淺析ARD3M系列電動機保護器在煤炭行業的實用性
更新時間：2024-05-11點擊次數：1247次
淺析ARD3M系列電動機保護器在煤炭行業的實用性
任運業
安科瑞電氣股份有限公司 上海嘉定
摘要：本文分析了我國煤炭行業的生產現狀和發展趨勢，并概述了煤炭行業中常見的電機類型和運行特點。并結合ARD3M系列智能電動機保護器，介紹了在煤炭行業內使用電動機保護器對電機進行保護、控制及運維記錄的重要性。
關鍵詞：煤炭；馬達保護；電動機保護器
0 概述
煤炭是中國的基礎能源，在一次能源構成中占比將近7成。近年來，國內經濟穩步發張，中國煤炭工業將在相當長的一段時間里繼續保持旺盛的發展趨勢，中國煤炭行業的發展前景依舊廣闊。但是，在中國煤炭工業取得巨大成就的同時，一些嚴峻的問題也亟需解決，其中“產能落后，整體技術水平低"和“安全生產形勢嚴峻"這兩個問題尤為突出。
當前，煤炭工業的整體生產技術急需迭代升級，現代化的生產工藝要求自動化程度較高，對電機設備的可靠性和穩定性都提出了更高的要求。同時，煤炭行業中易燃易爆場合較多，一旦發生事故后果不堪設想。基于這兩大基本現狀，低壓智能電動機保護器逐步取代熱繼電器在煤炭行業大展身手，成為保護電機設備、維持生產穩定的中堅力量。
在煤炭行業中，低壓電動機用量多、分布廣，是生產所需的重要的機械動力來源。煤炭企業為了實現自動化生產，提高生產效率，對電機設備實現遙測、遙信、遙控、遙調、故障診斷和集中控制的需求十分強烈。。
1煤炭行業電機的種類及特點
以煤炭洗選行業為例，主要的生產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，需要杜絕空轉的現象發生。因為一旦水泵空轉，就容易產生汽蝕，對泵體和過流件產生損害；空轉還會導致水泵的密封形式加速磨損，同時轉子部件和泵體會發熱膨脹導致轉子咬死燒壞電機，所以對于泵類負載都需要進行防空轉保護或者低水位停機功能。
（2）、煤炭行業還存在諸如皮帶機、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，電纜和電氣設備易發生老化和絕緣材料變質，容易引發漏電事故，而煤炭行業因其環境特殊性，存在大量易燃易爆物質和氣體，一旦線路或者設備發生漏電，有可能引發瓦斯或者煤塵爆炸同時造成巨大的生命財產損失，因此煤炭行業對電機回路的漏電保護功能要求嚴格。
（4）、煤礦現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，一旦發生母線電壓暫降就有可能造成不必要的停機，影響生產效率，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，保證生產的連續性。
2 ARD3M系列電機保護器的功能和應用
針對煤炭行業對于電機回路的功能需求，結合在該行業多年的使用維護經驗，推薦在煤礦、選煤廠、煤化工等產業中使用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構，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、斷相、電流（電壓）不平衡等電參量保護和起動次數限制、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置保護閾值，并實時記錄已發生的故障參數，方便事故追憶，為檢修提供依據。
ARD3M系列電動機保護器還提供10路可編程的開關量輸入和6路可編程的繼電器輸出，滿足現場的各類控制、故障輸出需求；并內置了邏輯可編程的功能，可實現特殊且復雜的工藝連鎖控制，比如液位控制、消防控制等；裝置還標配兩路Modbus_RTU通訊，滿足現場對電機回路電參量、運行狀態、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的發生，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，判斷當前電流是否低于設定的欠載保護閾值，一旦電流低于保護閾值，且持續時間超過設定的保護延時，裝置會輸出脫扣信號斷開接觸器，防止水泵長時間空轉。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置，一般保護閾值設置為額定電流的50%以內，延時時間3-5s。此外，現場如有液位控制器也可接入裝置的開關量輸入，以實現根據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，執行脫扣。重載起動的電機尤其需要注意這項保護，常規輕載起動的電機起動時間設置為10s已經足夠，而重載起動的電機需視實際情況將保護延時適當延長至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，當漏電流高于設定的漏電保護閾值時（默認300mA），裝置在0.5s內脫扣，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，這段時間內電壓恢復則接觸器自動吸合，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至初始化狀態，此時電壓恢復則執行延時重起，實現電機分批再起動，保障井下電機無人值守狀態下的連續運行。
3 結語
煤炭行業正處于產業升級、資源整合的關鍵時期，大量的新建項目和改造工程都迫切需求功能完善、質量可靠的電動機保護器。相比于傳統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前向信息化、自動化、集成化發展的煤炭行業。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品，在多個維度都進行了巨大升級，對提高煤炭企業生產運行的穩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用實踐 [J].煤炭加工與綜合利用，2019( 2) : 69－ 71．
［2］安科瑞企業微電網設計與應用手冊.2022.01版
作者簡介：任運業，男，安科瑞電氣股份有限公司。
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