浅谈提升机类设备电动机保护器的保护范围及优化

刘辰

安科瑞电气股份有限公司 上海嘉定201801

 

摘要:介绍了提升机的不同保护措施，分析了电动机保护器对提升机设备的保护范围。针对提升机类的设备提出定值优化和增加DCS系统辅助保护的措施，并对可靠性进行了验证，可以做到更加准确地保护负载设备。

 

关键词:提升机；电动机保护；DCS辅助保护

 

      我公司提升机等设备的电气保护主要由电动机保护器实现，但通过电动机电流间接保护会存在一定的保护范围，如对提升机料斗脱落等故障就无法提供保护。本文分析电动机保护器保护的局限性，介绍了优化的保护措施。

 

2.1短路保护

      短路保护主要针对电动机电缆或绕组出现的短路故障，短路保护动作逻辑见图1。任意一相电流超过设定值就应立即保护动作，所以电流定值一般为额定电流的5~7倍，动作延时0s。提升机在运行时几乎不可能达到相应整定电流，因此该保护仅对电动机具有保护作用，对提升机其他部件没有保护作用。

图1短路保护动作逻辑

2.2过载保护

      过载保护是针对电动机电流超过电动机负载能力，且经过一定延时再启动的保护动作，其动作逻辑见图2。电流定值一般设定为电动机额定电流的1.1~1.3倍，延时20~60s。该保护主要也是保护电动机，对提升机其他部件保护作用不大。

图2过载保护和过负荷保护动作逻辑

2.3过负荷保护

      过负荷保护是针对负载设备（提升机）超出正常负荷情况下，经过一定延时再启动的保护动作，其动作逻辑与过载保护相同，电流的定值是正常运行负荷下电流的1.1~1.3倍，根据负荷特性延时20~60s。该保护是针对负载设备超出正常运行电流的一种保护，在一定范围内可以保护负载设备。

2.4堵转保护

      堵转保护是针对电动机或负载设备出现卡涩堵转故障时，经过一定延时再启动的保护动作，其动作逻辑见图3。电流定值一般设定为电动机额定电流的3~5倍，延时1~10s。该保护与过载、过负荷保护不同，在电动机启动完成后才会投入该保护功能，不用考虑提升机重载启动对定值的影响。同时保护电动机及负载设备。

图3堵转保护动作逻辑

 

      1）过负荷定值不合理

      我公司提升机或胶带机设备由于存在重载启动等特殊情况，所以设备厂家在电动机选型时会考虑到重载情况下的启动能力，比如，一台提升机正常运行电流为100A，空载启动200A，但是重载启动可以达到500A，那么就需要以500A启动作为选型依据，选取额定电流为200A的电动机进行拖动。

      但在做保护定值计算时，设备并未投产运行，所以过负荷保护一般是以电动机额定参数作为计算依据。一般过负荷系数在1.1~1.3倍之间，存在重载启动的设备一般会取值1.3倍，那么额定电流为200A的电动机过负荷电流取值为260A。由于过负荷为电流低倍数保护，防止负荷正常波动引起误动作，所以动作延时一般在20~60s之间，时间过长。

      2）堵转保护可以优化

堵转保护一般用于设备已经出现严重卡涩或电动机已经堵转情况，所以电流定值设置一般都较大，无法保护一些较小的故障。但是我们可以利用堵转保护是在电动机启动完成后才投入的特点，进一步优化定值，不用再考虑电动机启动电流的影响。

      3）负载设备保护过于依赖于电动机保护器不同于风机、水泵等单一设备，提升机或胶带机为复杂程度相对较高的设备，某元件（如料斗、托辊等）发生故障时，往往在电流特征上反映程度较小或传递时间较长，但对设备的伤害却较大。所以可以使用DCS软保护来监控。

 

4.1产品介绍

      智能电动机保护器(以下简称保护器)，采用单片机技术，工作稳定可靠、数字化、智能化、网络化等特点。保护器能对电动机运行过程中出现的过载、断相、不平衡、欠载、接地/漏电、堵转、阻塞、外部故障等多种情况进行保护，并设有SOE故障事件记录功能，方便现场维护人员查找故障原因。适用于煤矿、石化、冶炼、电力、以及民用建筑等领域。本保护器具有RS485远程通讯接口，DC4-20mA模拟量输出，方便与PLC、PC等控制机组成网络系统。实现电动机运行的远程监控。

4.2技术参数

4.2.1数字式电动机保护器

 

4.3产品选型

说明：“√"表示具备，“■"表示可选。

 

      电动机保护器主要目的是保护电动机，在过负荷和堵转保护上可以在一定程度上保护负载设备，但是范围有限，特别对多组成部分的复杂设备某单元发生故障保护更有限。因此，可以引入DCS系统找到不同工况下的正常运行电流，经过计算得出比较合理的保护值，进行分段保护，可以做到更加准确地保护负载设备。