摘要：在現代工業(yè)控制領(lǐng)域中，智能電機綜合保護器能對受控設備電機提供傳統繼電器所具備的各種保護功能，同時(shí)還能提供設備電機電流監測、溫度監測、狀態(tài)監測、啟?？刂?、網(wǎng)絡(luò )通信等智能功能。本文以神東煤炭集團公司洗選選煤廠(chǎng)常見(jiàn)的幾種智能電機綜合保護器為研究對象，分析對比各種智能電機綜合保護器的功能及特點(diǎn)，為選煤廠(chǎng)智能電機綜合保護器選型提供參考。

關(guān)鍵詞：選煤廠(chǎng)；智能電機綜合保護器；控制

神華神東煤炭集團洗選現有11個(gè)選煤廠(chǎng)，分布在晉、陜、蒙三省區。全共有主要生產(chǎn)設備29l3臺套、輔助設備1572臺套，無(wú)論是主運設備還是輔助設備，洗選各選煤廠(chǎng)的電機均安裝了電機智能綜合保護器，實(shí)現了對電機的保護，降低了因過(guò)載、欠載、缺相等原因造成的電機損壞和選煤廠(chǎng)機電事故的發(fā)生，減少了事故時(shí)間，同時(shí)降低生產(chǎn)成本，降低操作難度，對提高企業(yè)的競爭力和增加企業(yè)經(jīng)濟效益具有非常重要的意義。目前，洗選各選煤廠(chǎng)在用的電機綜合保護器主要有傳統的熱繼電器保護、羅克韋爾公司的E3固態(tài)熱過(guò)載繼電器、WDB系列電機智能保護器、ABB公司的UMC系列智能電機控制器。

1各種保護器的功能特點(diǎn)

1.1熱繼電器

熱繼電器主要由熱元件、雙金屬片和觸點(diǎn)構成。熱元件由發(fā)熱電阻絲做成，雙金屬片由兩種熱膨脹系數不同的金屬碾壓而成，當電動(dòng)機過(guò)載時(shí)，雙金屬片彎曲位移變大，推動(dòng)導板使常閉點(diǎn)斷開(kāi)，從而切斷控制電路起到保護作用。

在電動(dòng)機配電一次回路中加裝斷路器和熱繼電器，分別起到短路保護和過(guò)載保護功能，通信設備。在二次控制回路中，斷路器輔助接點(diǎn)和熱繼電器輔助接點(diǎn)分別接入選煤廠(chǎng)集中控制系統的PLC控制柜，作為短路故障和過(guò)載故障報警信號。同時(shí)接觸器輔助接點(diǎn)也采用硬接線(xiàn)的方式接入選煤廠(chǎng)集中控制系統PLC控制柜，作為設備運行信號。采用傳統的熱繼電器只能對受控設備電機提供基本的過(guò)載保護功能，過(guò)載故障信號可在上位系統操作員終端上顯示。

1.2E3固態(tài)過(guò)載繼電器的功能特點(diǎn)

羅克韋爾公司生產(chǎn)的E3固態(tài)過(guò)載繼電器主要有E3和E3Plus兩種過(guò)載繼電器，“E3”表示標準型。“E3Plus”表示增強型。本文中以選煤廠(chǎng)常用的E3Plus為研究對象，E3Plus是一個(gè)將電子式過(guò)載繼電器、通信模塊、堵轉／欠失速繼電器、輸輸出模塊、熱敏保護繼電器、接地保護繼電器及傳感器全部功能集合在一起的先進(jìn)的智能電機綜合保護器。

(1)多種保護功能。E3Plus具有熱過(guò)載保護、缺相保護、失速保護、堵轉保護、欠載保護、電流不平衡保護、接地故障保護、PTC熱電阻保護、遠程脫扣保護，而且還具有預報警功能：通過(guò)設定，在脫扣前提供相應的預報警。E3Plus還能通過(guò)限制每小時(shí)起動(dòng)次數、起動(dòng)時(shí)間間隔保護電機，還能方便靈活的設置脫扣和報警，便于各種電機的應用。

(2)電流參數監視。E3Plus允許用戶(hù)通過(guò)DevieeNet網(wǎng)絡(luò )對受控設備電機的各項電流參數進(jìn)

行監視，包括每相的電流、每相電流對滿(mǎn)載電流的比率、平均電流、平均電流對滿(mǎn)載電流比率、電機熱過(guò)載容量的使用的百分率、接地電流、電流不平衡率等信息。

(3)保護電流范圍寬。采用內鼴電流互感器時(shí)，E3Plus保護電流范圍為0．4A一830A；采用外置電流互感器時(shí)，E3Plus保護電流范圍為0．4A～5000A。

(4)自動(dòng)／手動(dòng)復位。用戶(hù)可對E3Plus設置出現過(guò)載脫扣或過(guò)熱脫扣時(shí)的復位模式：自動(dòng)模式或手動(dòng)模式。

(5)網(wǎng)絡(luò )通信功能。E3Plus采用的是國際標準的工業(yè)現場(chǎng)總線(xiàn)DeviceNet網(wǎng)絡(luò )。通過(guò)Devi—ceNet網(wǎng)絡(luò )可將繼電器所有的保護參數、診斷參數和電流監測參數實(shí)時(shí)上傳至選煤廠(chǎng)集中控制系統。因為E3Plus體積小，可按照模塊化結構安裝在配電柜內，且所有單元均由DeviceNet現場(chǎng)總線(xiàn)控制和傳輸信息，可透明訪(fǎng)問(wèn)任意網(wǎng)絡(luò )中的任意設備，進(jìn)行診斷、組態(tài)和維護，無(wú)須編程即實(shí)現網(wǎng)絡(luò )間信息共享。節省了大量的安裝和調試時(shí)間。

(6)控制功能。E3Plus集成四個(gè)輸入／兩個(gè)輸出，信號為24V直流，輸入端子可用于采集所保護設備的斷路器狀態(tài)和接觸器運行狀態(tài)等參數，輸出端子可用于所保護設備的遠程啟?？刂?。且

通過(guò)Devienet網(wǎng)絡(luò )上傳電流參數，配電柜內接線(xiàn)簡(jiǎn)單，改變了傳統配電柜內線(xiàn)路密密麻麻的情況。

1.3WDB系列電機智能保護器

WDB系列智能型電動(dòng)機保護器是目前國內較為常見(jiàn)的產(chǎn)品，保護精度高，固障分析準確，保護功能齊全，保護動(dòng)作可靠，參數顯示直觀(guān)，是傳統熱繼電器的理想替代產(chǎn)品。WDB系列智能型電動(dòng)機保護器種類(lèi)較多，本文以浙江魁星生產(chǎn)的WDB系列微機監控電機保護器為研究對象。

(1)多種保護功能。WDB系列微機監控電動(dòng)機保護器具有過(guò)壓、欠壓、三相不平衡、缺相、過(guò)流、欠流、堵轉、漏電、短路、起動(dòng)加速超時(shí)等功能。

(2)顯示功能。保護器得電時(shí)顯示停止；正常運行時(shí)LCD循環(huán)顯示A、B、c三相電流，顯示電流相代號，后三位顯示電流值；設置狀態(tài)調整四個(gè)功青筆鍵，設置產(chǎn)品各項參數；故障時(shí)顯示故障代碼。保護狀態(tài)時(shí)發(fā)生過(guò)流、過(guò)壓、欠壓，可顯示保護動(dòng)作時(shí)的瞬時(shí)值。

(3)設定功能?？筛鶕Ｗo對象情況現場(chǎng)設定額定電流、起動(dòng)時(shí)間、過(guò)壓值、過(guò)流動(dòng)作時(shí)間、堵轉電流對額定電流的倍數、漏電電流值、通訊地址號、三相電流不平衡百分比，操作簡(jiǎn)單易學(xué)?？蛇x任何一相作為輸出4mA～20mA標準模擬信號、電流輸出誤差等。

(4)保護投撤功能。所有的保護功能均可投可退，且可設定跳閘或告警。除短路培轉、過(guò)流、斷相保護只能投跳閘，其余保護(過(guò)壓、欠壓、不平衡、漏電、欠流保護)均可設定跳閘或告警。

(5)通訊功能。當上位機與保護器通信正常時(shí)，可通過(guò)通信接口，實(shí)現信息傳輸，一臺上位機(PC)可接256臺保護器，并可對每臺設備分別進(jìn)行集控控制，參數設定。

(6)記憶功能。當設備發(fā)生故障時(shí)，保護器可存儲近三次電機所發(fā)生故障的原因，按數據鍵可查詢(xún)近三次故障記錄。

1.4UMC系列智能電機控制器

UMC系列智能電動(dòng)機控制器是ABB公司生產(chǎn)的，根據功能不同可分為UMC22一FBP、UMC100一FBP、UMC22可滿(mǎn)足大部分回路的應用要求。在需要額外功能時(shí)，可選擇配置更高的UMC100，本文以UMC22為研究對象。

(1)多種保護功能。UMC22具有缺相保護、熱過(guò)載保護、堵轉保護、失速保護、欠載保護、三項不平衡保護、接地故障保護、PTC熱電阻保護。

(2)控制功能。UMC22集成6個(gè)開(kāi)關(guān)量輸入／3個(gè)繼電器輸出，可用于控制直接啟動(dòng)、可逆啟動(dòng)、星三角啟動(dòng)、閥門(mén)控制(開(kāi)／閉)，帶分勵繞組并具有反轉功能的電機和執行器驅動(dòng)。

(3)控制方式。UMC22可用通過(guò)以下方式控制設備：集中控制系統、可移動(dòng)的操作面板手動(dòng)控制、開(kāi)關(guān)量輸入控制、按鈕／開(kāi)關(guān)手動(dòng)控制。

(4)操作面板?？蛇x配操作面板用于顯示和設置參數，可顯示電機電流(以A或額定電流的百分比顯示)。

(5)記憶功能?？蛇M(jìn)行運行時(shí)間計數，保護動(dòng)作次數計數。

(6)通訊功能。UMC22通過(guò)FBQ總線(xiàn)適配器進(jìn)行總線(xiàn)通訊，可以連接到DevieeNet網(wǎng)絡(luò )。

2智能綜合保護器優(yōu)缺點(diǎn)分析與應用范圍

2.1熱繼電器

熱過(guò)載繼電器的優(yōu)點(diǎn)是結構簡(jiǎn)單、成本低，缺點(diǎn)是雙金屬片容易出現熱疲勞、過(guò)熱數次后會(huì )引起參數變化、整定誤差大，占用PLC控制柜模塊點(diǎn)位多，沒(méi)有缺相保護功能，保護功能單一，無(wú)法保護設備。而且熱繼電器動(dòng)作后一般不能自動(dòng)復位，需要等雙金屬片冷卻后按下復位按鈕復位。目前廣泛應用于選煤廠(chǎng)中液壓泵站電機，除塵風(fēng)機電機等不定時(shí)、不頻繁啟動(dòng)的輔助設備。

2.2 E3固態(tài)過(guò)栽繼電器

E3固態(tài)熱過(guò)載繼電器可實(shí)現多種保護功能，除上述功能外還有設備故障預報警功能、ADR自動(dòng)設備更換功能、溫度監測功能，模塊化結構，體積小，節約空間，安裝、調試方便，可節省大量的PLC控制柜模塊點(diǎn)位，節約了控制電纜，配電柜內接線(xiàn)簡(jiǎn)單，后期檢修維護簡(jiǎn)單，運行可靠性更高。但是其前期投入成本較高，由于E3Plus集成水平高，出現故障時(shí)只能更換，檢修工不具備維修的能力，而且當出現通訊故障時(shí)，影響時(shí)間長(cháng)，排查較困難。目前在洗選廣泛應用于補連塔選煤廠(chǎng)、大柳塔選煤廠(chǎng)等新改擴建系統的主要設備，如膠帶機、刮板機、破碎機、泵等。

2.3 WDB系列電機智能保護器

WDB系列電機智能保護器應用微機和數字處理技術(shù)，測量精度高，故障分辨準確可靠，一機多用，操作簡(jiǎn)單，安裝方式分為整體式和分體式，可以滿(mǎn)足不同現場(chǎng)的安裝要求，提高現場(chǎng)安裝效率，而且價(jià)格較羅克韋爾E3Plus和UMC22便宜很多。但是需要占用大量模塊點(diǎn)位，需要控制電纜接線(xiàn)較多，不能實(shí)現自動(dòng)復位。目前廣泛應用于各選煤廠(chǎng)的各種設備，使用范圍廣。

2.4 UMC系列智能電機控制器

UMC系列智能電機控制器具有電動(dòng)機保護功能，靈活的起動(dòng)功能，完善的管理功能。監測數據多，具有自診斷功能，操作面板可監視、控制及進(jìn)行參數設置。自帶輸入輸出點(diǎn)位，節省了大量模塊點(diǎn)位。但是需要配套操作面板，漏電電流繼電器，FBP總線(xiàn)適配器使用，成本較高，目前廣泛應用于上灣選煤廠(chǎng)、烏蘭木倫選煤廠(chǎng)的主要設備，膠帶機、刮板機、破碎機等。

3結束語(yǔ)

電機智能保護器的應用是近年來(lái)國內外現代化大型選煤廠(chǎng)的一個(gè)突出特點(diǎn)，本文通過(guò)對神東煤炭集團各選煤廠(chǎng)常用的幾種電機保護器進(jìn)行對比，分析了傳統的熱繼電器保護、羅克韋爾E3固態(tài)過(guò)載繼電器、WDB系列電機智能保護器、ABBUMC系列智能電機控制器的功能特點(diǎn)、各自?xún)?yōu)缺點(diǎn)、應用范圍等。為選煤廠(chǎng)智能電機綜合保護器選型提供了參考，通過(guò)不斷優(yōu)化和改進(jìn)控制設備、電動(dòng)機保護設備以及通信網(wǎng)絡(luò )。提高了選煤廠(chǎng)集中控制系統的運行效率，降低了選煤廠(chǎng)的生產(chǎn)運行和后期維護成本，提高企業(yè)競爭力和增加企業(yè)經(jīng)濟效益具有重要意義。