山東•濱州新大新機(jī)電科技有限公司  畢義軍

 

摘要：本文介紹了抗晃電智能電機(jī)控制器的研發(fā)過程和技術(shù)特性，分析了在化工裝置、發(fā)電廠的應(yīng)用情況和出現(xiàn)問題的解決對(duì)策。

關(guān)鍵詞：抗晃電、電機(jī)控制器、多地控制、并聯(lián)、簡化控制線路。

電源“晃電”一般是指電網(wǎng)由于雷擊、對(duì)地短路、發(fā)電廠故障及其它內(nèi)外部故障原因造成的電網(wǎng)短時(shí)故障，引起電網(wǎng)電壓短時(shí)間大幅度波動(dòng)，甚至短時(shí)間斷電數(shù)秒的現(xiàn)象。

隨著電網(wǎng)的發(fā)展、系統(tǒng)容量及用電規(guī)模的不斷擴(kuò)大，晃電現(xiàn)象的影響越來越大，波及的范圍越來越廣。由于現(xiàn)代化工礦企業(yè)生產(chǎn)裝置的規(guī)模越來越大， 晃電持續(xù)時(shí)間雖然比較短，但對(duì)生產(chǎn)的影響卻是十分巨大。瞬間的電壓波動(dòng)將造成數(shù)百臺(tái)電動(dòng)機(jī)跳閘、設(shè)備停機(jī)，電網(wǎng)電壓恢復(fù)后電機(jī)卻不能自行恢復(fù)運(yùn)行，導(dǎo)致連續(xù)生產(chǎn)過程發(fā)生紊亂，并有可能造成嚴(yán)重的生產(chǎn)及設(shè)備事故。對(duì)于大型裝置來說，由于設(shè)備數(shù)量較多，如果人工進(jìn)行恢復(fù)，花費(fèi)的時(shí)間比較長，而且慌亂之下容易出現(xiàn)操作失誤；對(duì)于一些無人值守的野外裝置，恢復(fù)的時(shí)間就更長。這對(duì)于石油、化工、農(nóng)藥等連續(xù)生產(chǎn)裝置來說，產(chǎn)生的諸如安全、環(huán)保、廢品、原料浪費(fèi)、產(chǎn)量降低、效益低下等一系列損失是非常巨大的。根據(jù)交流電機(jī)的運(yùn)行特性分析， 短時(shí)斷電對(duì)電機(jī)轉(zhuǎn)速影響非常小，電網(wǎng)電壓恢復(fù)正常后，立即恢復(fù)電機(jī)運(yùn)行是完全可行的，而且啟動(dòng)的沖擊電流較小（接近額定電流），從而保障了重要?jiǎng)恿ω?fù)荷運(yùn)行的安全性和連續(xù)性。

另外，隨著工廠自動(dòng)化程度的提高，電動(dòng)機(jī)的二次回路也越來越復(fù)雜，化工裝置機(jī)泵的控制除基本熱保護(hù)外，一般都有三地控制：配電盤控制、現(xiàn)場(chǎng)控制、控制室控制，其控制回路越來越復(fù)雜，線路節(jié)點(diǎn)較多，故障率非常高。而且由于常規(guī)二次控制回路停止和熱保護(hù)均采用常閉觸點(diǎn)串聯(lián)接法，各控制終端互相影響，線路或設(shè)備故障易造成全部失控，檢查處理的時(shí)間較長，對(duì)維修人員的素質(zhì)也提出較高的要求。

為解決晃電問題，目前國外已經(jīng)有了專門的抗晃電繼電器和抗晃電交流接觸器，但其昂貴的造價(jià)卻令一般用戶望而卻步。為解決電氣設(shè)備控制中存在的這些問題，我們專門組織開發(fā)設(shè)計(jì)了一款智能電機(jī)控制器，既解決了抗晃電問題，又解決了電機(jī)二次回路比較復(fù)雜的問題，經(jīng)過兩年的試用，受到用戶的廣泛好評(píng)。

 

一、   設(shè)計(jì)思路：

1、              抗晃電功能：電網(wǎng)電壓超低和斷電時(shí)間小于整定時(shí)間時(shí)，只要電網(wǎng)恢復(fù)正常，電機(jī)將自行恢復(fù)原運(yùn)轉(zhuǎn)狀態(tài)，斷電超過整定時(shí)間時(shí)，電機(jī)不能自行恢復(fù)，須按常規(guī)進(jìn)行人工啟動(dòng)處理。

2、              簡化了控制線路，無限擴(kuò)展控制終端：本設(shè)計(jì)將啟動(dòng)、停止和保護(hù)等各種控制終端均采用常開觸點(diǎn)并聯(lián)接法，主接觸器無須再接入自保觸點(diǎn)。這樣多地控制時(shí)二次回路的復(fù)雜性大大降低，各相同作用的控制終端并聯(lián)在一起即可。公用線為中線，多點(diǎn)遠(yuǎn)距離控制時(shí)可以公用，能減少線路成本。電機(jī)運(yùn)行期間控制按鈕回路無回路電流，各控制按鈕互不影響，即使單個(gè)控制按鈕故障不能閉合也不會(huì)影響電機(jī)運(yùn)行，特殊情況下可在電機(jī)運(yùn)行時(shí)帶電檢修現(xiàn)場(chǎng)按鈕。減少了系統(tǒng)故障率和維修停工時(shí)間。

3、              防止保護(hù)誤動(dòng)作：將傳統(tǒng)串接的保護(hù)節(jié)點(diǎn)改為并接，能防止無功耗保護(hù)產(chǎn)品控制回路中易發(fā)生的重復(fù)性動(dòng)作，擴(kuò)展了無功耗保護(hù)產(chǎn)品的應(yīng)用空間。

近兩年多來，我們先后在發(fā)電廠、化工裝置進(jìn)行了長期的應(yīng)用試驗(yàn)，2008年初，在我們承擔(dān)設(shè)計(jì)的草甘膦生產(chǎn)裝置自控系統(tǒng)中上全面設(shè)計(jì)應(yīng)用了該裝置，系統(tǒng)有180多臺(tái)電機(jī)，在長期的工廠運(yùn)行過程中，設(shè)備本身的制造質(zhì)量經(jīng)受住了考驗(yàn)，用戶給予了較高的評(píng)價(jià)。

試用初期調(diào)試過程中發(fā)現(xiàn)有的控制器會(huì)出現(xiàn)誤動(dòng)作，繼電器不能正常釋放。經(jīng)反復(fù)檢查設(shè)計(jì)的邏輯回路、元件選型和安裝接線等, 均未發(fā)現(xiàn)不正確的地方。經(jīng)分析，在單相交流控制回路中, 當(dāng)繼電器線圈一端接零線而另一端接有長電纜芯時(shí), 長電纜芯的感應(yīng)電壓經(jīng)繼電器線圈到零線形成通路,一般交流接觸器由于驅(qū)動(dòng)能量消耗較大問題并不突出，而在繼電器的返回電壓較低時(shí)卻可影響繼電器的返回。經(jīng)過對(duì)控制回路進(jìn)行實(shí)際測(cè)試，發(fā)現(xiàn)在電機(jī)控制回路中，由于電纜寄生電容的影響，控制線上的對(duì)地感應(yīng)電壓達(dá)到100V左右，在多芯控制電纜中如果含有多個(gè)回路且不同回路取用的電源不同相，感應(yīng)電壓會(huì)更高。經(jīng)過反復(fù)試驗(yàn)，我們調(diào)換了控制回路的電源極性，將繼電器一端接相線，這樣繼電器線圈兩端等電位（對(duì)地電壓都是相電壓），感應(yīng)電壓不再起作用。徹底解決了感應(yīng)電壓的干擾問題。

另外還發(fā)現(xiàn)與DCS或PLC系統(tǒng)配套使用時(shí)，偶爾會(huì)出現(xiàn)自鎖現(xiàn)象，經(jīng)過對(duì)電路的深入研究，發(fā)現(xiàn)由于DCS和PLC的動(dòng)作周期比較短(毫秒級(jí))，某些場(chǎng)合電機(jī)誤啟動(dòng)后，控制系統(tǒng)迅速發(fā)出保護(hù)停車動(dòng)作，由于動(dòng)作周期較短，控制器的充電時(shí)間太短，導(dǎo)致釋放能量不足形成自鎖，經(jīng)對(duì)電路改進(jìn)采取強(qiáng)制釋放措施隨即解決了這個(gè)問題。

 

在元件選用時(shí)，采用歐姆龍自保持型繼電器及和泉繼電器，電路功耗較低，小于0.3W，產(chǎn)品可靠性較高。

為方便用戶使用和檢修，我們經(jīng)過反復(fù)改進(jìn)，設(shè)計(jì)了多款人性化型號(hào)產(chǎn)品以適應(yīng)不同用戶的差異化需求：

DQZ-IIa為柜內(nèi)導(dǎo)軌安裝型，接線采用可拔插型端子，可不拆線快速更換設(shè)備，這款產(chǎn)品適合用戶現(xiàn)有裝置進(jìn)行技術(shù)改造。

DQZ-IIb為盤面安裝型，采用48*96標(biāo)準(zhǔn)盤裝表殼，可集裝，后接線板為螺釘接線，選用拔插型機(jī)芯以方便用戶快速更換。這款產(chǎn)品適合新建裝置，在設(shè)計(jì)配電盤時(shí)將控制器直接安裝在盤面上，啟動(dòng)、停止按鈕和運(yùn)行指示燈等都已集成到控制器上，盤上不必再安裝，這樣配線簡化了許多。

另外，針對(duì)高端用戶與DCS或PLC配套使用的場(chǎng)合，還專門設(shè)計(jì)了相應(yīng)的型號(hào)DQZ-IIaP和DQZ-IIbP。

四、   實(shí)用接線：

在工廠電氣設(shè)計(jì)中，各種停止動(dòng)作按鈕和保護(hù)停機(jī)動(dòng)作均全部采用常開觸點(diǎn)并聯(lián)到TA端和中線上，各種啟動(dòng)動(dòng)作按鈕和開機(jī)動(dòng)作均采用常開觸點(diǎn)并聯(lián)到HA端和中線上。

五、   外形及插座圖：

              

該裝置以其低廉的造價(jià)可廣泛應(yīng)用于化工、石化、農(nóng)藥、化肥、醫(yī)藥等流程性連續(xù)生產(chǎn)裝置的機(jī)泵控制，發(fā)電廠、熱力、供水裝置的機(jī)泵控制。特別適用于采油、供水等無人值守的泵站、機(jī)房設(shè)備控制以及對(duì)連續(xù)運(yùn)轉(zhuǎn)要求較高、停機(jī)可能造成嚴(yán)重影響的場(chǎng)合、采用多地控制的用電設(shè)備等。