摘 要 本文主要介紹了智能數(shù)字式電動機(jī)綜合保護(hù)器的研究與應(yīng)用,重點(diǎn)闡述了智能數(shù)字式電動機(jī)綜合保護(hù)器的總體設(shè)計(jì)方案及實(shí)現(xiàn)功能;針對目前鶴煤公司各礦在用的ABD8系列電動機(jī)保護(hù)器存在保護(hù)性能差、工作可靠性低等缺陷,我們研究采用了SJD-YD智能數(shù)字式電動機(jī)綜合保護(hù)器解決了此類難題,滿足了現(xiàn)代煤礦對電磁啟動器功能全方位的需求。
關(guān)鍵詞 礦用;電動機(jī);保護(hù)器
0 引言
據(jù)不完全統(tǒng)計(jì),目前鶴煤公司各礦在用電磁啟動器的電動機(jī)保護(hù)器總共約有5000余臺,類型大多為JDB和ABD8系列產(chǎn)品,該系列保護(hù)裝置為分立元件,模擬電路,功能單一,只能分檔整定,存在整定不準(zhǔn)確、保護(hù)功能少、保護(hù)性能差、工作可靠性低等缺陷,難以實(shí)現(xiàn)對電動機(jī)的可靠保護(hù),其自身還常出故障,返修頻繁;另外,沒有通訊、顯示和故障事件記憶功能,因此不能接入礦井網(wǎng)絡(luò)實(shí)現(xiàn)遠(yuǎn)程遙測和遙控,無法顯示電動機(jī)運(yùn)行數(shù)據(jù)和狀態(tài),當(dāng)發(fā)生故障并保護(hù)動作后,無從得知故障發(fā)生的原因。同時在實(shí)際運(yùn)轉(zhuǎn)中發(fā)現(xiàn),在用的JDB、ABD8等系列電動機(jī)保護(hù)器常常不能正常使用,有時為了生產(chǎn),不得不把保護(hù)器短接,使電動機(jī)在無保護(hù)的狀態(tài)下運(yùn)轉(zhuǎn),給生產(chǎn)設(shè)備的運(yùn)轉(zhuǎn)帶來了安全隱患。顯然,當(dāng)前在用的電動機(jī)保護(hù)器存在的問題和所處的現(xiàn)狀,已不能滿足煤礦安全生產(chǎn)和適應(yīng)煤礦現(xiàn)代發(fā)展的需求,迫切需要一種集采集、顯示、控制、保護(hù)、通訊等多種功能于一體的保護(hù)可靠、動作靈敏的數(shù)字式電動機(jī)綜合保護(hù)裝置。
1 總體方案概述
為解決老式電動機(jī)保護(hù)裝置存在的缺陷,智能數(shù)字式電動機(jī)綜合保護(hù)器將采用現(xiàn)代繼電保護(hù)電子技術(shù)進(jìn)行設(shè)計(jì),將三相交流電流信號進(jìn)行低通濾波和調(diào)理后,直接送入ADC(模擬信號―數(shù)字信號轉(zhuǎn)換器)進(jìn)行交流采樣,單片機(jī)則將實(shí)時交流采樣序列先經(jīng)過數(shù)字濾波后采用均方根算法轉(zhuǎn)換為有效值,再經(jīng)過比較和保護(hù)判斷,最后將判斷結(jié)果輸出到繼電器使其進(jìn)行相應(yīng)的動作,實(shí)現(xiàn)電動機(jī)的綜合保護(hù)和控制。本項(xiàng)目內(nèi)容包含硬件設(shè)計(jì)、軟件設(shè)計(jì)、結(jié)構(gòu)與外形設(shè)計(jì)三部分:
1) 硬件部分以高性能的ATMEL ATmega32L單片機(jī)為核心,負(fù)責(zé)全面的管理和計(jì)算控制,人機(jī)界面采用128×64點(diǎn)陣的LCD液晶顯示器,顯示信息豐富,顯示界面更加人性化;電源部分采用高效的開關(guān)電源,在很寬的電源電壓波動范圍內(nèi)保證保護(hù)器的正常工作;信號調(diào)理電路對三相電流信號進(jìn)行濾波和電平轉(zhuǎn)移,送入ADC進(jìn)行交流實(shí)時采樣,避免了采用先整流再濾波方式造成的非線性失真,獲得較高的采樣和保護(hù)精度,保證了本保護(hù)器的性能指標(biāo);
2) 軟件部分功能采用模塊化設(shè)計(jì),分為采樣中斷服務(wù)程序、主程序、通訊中斷服務(wù)程序三個模塊。采樣中斷服務(wù)程序模塊用于對各種信號進(jìn)行采樣、變換、濾波、比較和判斷,實(shí)現(xiàn)短路、堵轉(zhuǎn)、長時起動、缺相、三相不平衡、過載、漏電閉鎖、過壓、欠壓等各種保護(hù)功能;主程序模塊則用于非實(shí)時性的處理工作,如菜單處理、按鍵事件處理、電池充電管理、超溫報警判斷、LCD顯示和LED狀態(tài)顯示等;通訊中斷程序模塊則負(fù)責(zé)通訊請求的接收、校驗(yàn)、解析、應(yīng)答信息的整理、應(yīng)答處理等;
3)結(jié)構(gòu)與外形設(shè)計(jì)。滿足兼容性與通用性要求,在外形結(jié)構(gòu)與尺寸上,與老式保護(hù)器完全保持一致,并采用通用的接線方式,以獲得廣泛的適應(yīng)性。
2 實(shí)現(xiàn)功能
智能數(shù)字式電動機(jī)綜合保護(hù)器將采用數(shù)字電路和單片機(jī)技術(shù)設(shè)計(jì),內(nèi)置高精度數(shù)據(jù)處理和先進(jìn)的保護(hù)算法,配合礦用隔爆型電磁啟動器,實(shí)現(xiàn)對井下隔爆型電動機(jī)的短路、堵轉(zhuǎn)、長時起動、過載、缺相、三相不平衡、漏電、過壓和欠壓等全功能保護(hù);配備多點(diǎn)陣LCD顯示屏,中文多層菜單,顯示信息齊全豐富;配備MODBUS RTU通訊接口,可方便地組網(wǎng)通訊;內(nèi)置48條帶時間刻度的事件記錄功能,可方便地查詢和分析;并實(shí)現(xiàn)完全兼容JDB和ABD8等老式保護(hù)器,可直接換代,方便升級和改造。
3 經(jīng)濟(jì)及安全效益分析
3.1 經(jīng)濟(jì)效益分析
1)老式JDB系列電動機(jī)保護(hù)器由于功能單一、可靠性差、保護(hù)精度差、故障率較高等弊病,在實(shí)際使用過程中造成了很大的浪費(fèi)。鶴煤各礦在用的JDB系列電動機(jī)保護(hù)器按5000臺計(jì)算,JDB保護(hù)器的進(jìn)價約200元,修復(fù)的材料費(fèi)按進(jìn)價的30%計(jì)算,消耗費(fèi)用達(dá)30萬元;返修1臺按0.5個工時計(jì)算,則需要約2500個工時,地面人員的平均日工資為60元,則工資支出15萬元;總費(fèi)用為45萬元;
2)新型 SJD-YD智能數(shù)字式電動機(jī)綜合保護(hù)器具有很高的工作穩(wěn)定性,年返修率可大幅降低到10%以下,修復(fù)1臺的費(fèi)用按300元計(jì)算,則一年的修復(fù)材料費(fèi)用為15萬元;
3)智能數(shù)字式電動機(jī)綜合保護(hù)器應(yīng)用后,年維護(hù)費(fèi)可節(jié)省30萬元。
3.2 安全效益分析
1) SJD-YD智能數(shù)字式電動機(jī)綜合保護(hù)器的高可靠性、高穩(wěn)定性避免了設(shè)備漏電的漏報現(xiàn)象,從而基本上杜絕了設(shè)備漏電給設(shè)備安全運(yùn)行和人身安全帶來的隱患;
2)全功能的電動機(jī)綜合保護(hù)器功能完善解決了電動機(jī)的全方位保護(hù),避免了電動機(jī)長期處于非正常運(yùn)行狀態(tài)而導(dǎo)致的不必要損壞,有效保障了電動機(jī)的安全運(yùn)轉(zhuǎn)。
4 結(jié)論
作為新型智能數(shù)字式電動機(jī)保護(hù)裝置,該系列保護(hù)裝置集電動機(jī)全功能保護(hù)、網(wǎng)絡(luò)通訊為一體,以其全功能的電動機(jī)保護(hù)、豐富的顯示信息、中文多層菜單操作、MODBUS RTU通訊接口、多條事件記錄等亮點(diǎn),不僅解決了JDB和ABD8等老式保護(hù)器存在的諸多問題,而且滿足了現(xiàn)代煤礦對電磁啟動器功能全方位的需求,為煤礦的數(shù)字化、網(wǎng)絡(luò)化建設(shè)提供了設(shè)備層的解決方案,為實(shí)現(xiàn)全礦井最底層設(shè)備實(shí)現(xiàn)監(jiān)控奠定了硬件基礎(chǔ),成為多種礦用真空電磁啟動器中老式電動機(jī)保護(hù)器最為理想的替代品。
文章來源:上海碩吉電器有限公司 www.sellmyhousefastinphoenixaz.com
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