水泥生產(chǎn)設(shè)備智能化大變革

1、水泥生產(chǎn)設(shè)備智能化大變革安科瑞 周潔一、引言據(jù)中商產(chǎn)業(yè)研究院發(fā)布的2018-2023年中國(guó)水泥行業(yè)市場(chǎng)前景及投資機(jī)會(huì)研究報(bào)告數(shù)據(jù)統(tǒng)計(jì)顯示，近幾年來(lái)，中國(guó)水泥產(chǎn)量基本保持穩(wěn)定，水泥年產(chǎn)量在23-24億噸左右。具體來(lái)看：2017年中國(guó)水泥累計(jì)產(chǎn)量為23.2億噸，累計(jì)下滑0.2%。據(jù)中商產(chǎn)業(yè)研究院預(yù)測(cè)，預(yù)計(jì)2018年中國(guó)水泥累計(jì)產(chǎn)量將達(dá)23.38億噸，累計(jì)增長(zhǎng)約1.1%。  隨著現(xiàn)代化水泥工業(yè)生產(chǎn)規(guī)模增大，生產(chǎn)設(shè)備也越來(lái)越大型化，電動(dòng)機(jī)設(shè)備是水泥企業(yè)中應(yīng)用最廣泛的動(dòng)力裝置，而水泥生產(chǎn)企業(yè)屬于能耗高、污染大又需要設(shè)備連續(xù)不間斷工作的行業(yè)，電動(dòng)機(jī)作為水泥行業(yè)設(shè)備的動(dòng)力來(lái)源，其安全、穩(wěn)定可靠的運(yùn)

2、轉(zhuǎn)對(duì)水泥行業(yè)的平穩(wěn)生產(chǎn)起著至關(guān)重要的作用。水泥生產(chǎn)需要設(shè)定大量的工作站點(diǎn)，然而在這些站點(diǎn)中使用了大量低壓電動(dòng)機(jī)來(lái)控制其他設(shè)備的運(yùn)行，運(yùn)用簡(jiǎn)單的電壓表、電流表、電能表和頻率表等受到通信功能不夠靈活、儀表功能單一等多種條件的約束，已經(jīng)無(wú)法滿(mǎn)足電廠設(shè)備自動(dòng)化生產(chǎn)的要求。水泥行業(yè)生產(chǎn)過(guò)程的特點(diǎn)為長(zhǎng)周期運(yùn)行，一旦開(kāi)機(jī)，在沒(méi)有特殊情況下，一般不會(huì)停機(jī)，現(xiàn)代化大型水泥企業(yè)年運(yùn)轉(zhuǎn)率很高，這樣就必須有高質(zhì)量的、可靠的電氣設(shè)備保證其生產(chǎn)過(guò)程的連續(xù)不間斷性，一旦故障停機(jī)就會(huì)造成巨大的經(jīng)濟(jì)損失。特別是大型高壓電動(dòng)機(jī)，一般都拖動(dòng)球磨機(jī)、回轉(zhuǎn)窯、風(fēng)機(jī)等重載啟動(dòng)設(shè)備，對(duì)其制造質(zhì)量和使用要求都很高，必須正確的安裝、使用、維護(hù)

3、、保養(yǎng)，才能保證長(zhǎng)周期的運(yùn)轉(zhuǎn)，為企業(yè)創(chuàng)造更高的經(jīng)濟(jì)效益，不僅耗費(fèi)時(shí)間精力還傷神勞財(cái)。而智能型電動(dòng)機(jī)保護(hù)器可實(shí)現(xiàn)重載起動(dòng)，實(shí)現(xiàn)對(duì)電動(dòng)機(jī)的溫度保護(hù)，還提供多種測(cè)控功能和控制模式，能夠滿(mǎn)足水泥生產(chǎn)過(guò)程對(duì)電機(jī)設(shè)備的保護(hù)、控制要求，不僅能提高電機(jī)設(shè)備的運(yùn)行能力、延長(zhǎng)電機(jī)設(shè)備的使用壽命，而且能提高企業(yè)生產(chǎn)效率、節(jié)約能源。本文以ARD3智能型電動(dòng)機(jī)保護(hù)器在水泥生產(chǎn)中的實(shí)際應(yīng)用進(jìn)行具體介紹。二、典型工程應(yīng)用案例在水泥行業(yè)工程應(yīng)用中，由于水泥生產(chǎn)流程復(fù)雜，電動(dòng)機(jī)裝置數(shù)量較多，因此需要選用安科瑞ARD3智能型電動(dòng)機(jī)保護(hù)器來(lái)對(duì)工業(yè)現(xiàn)場(chǎng)電機(jī)設(shè)備進(jìn)行有效保護(hù)，既能使電動(dòng)機(jī)充分發(fā)揮其過(guò)載能力，又能提高電力拖動(dòng)系統(tǒng)的可靠性

4、和生產(chǎn)過(guò)程的連續(xù)性。水泥廠采用保護(hù)器用于電機(jī)保護(hù)控制回路，取代熱繼電器等作為電動(dòng)機(jī)的過(guò)載保護(hù)和控制元件，而且利用先進(jìn)的通訊技術(shù)，實(shí)現(xiàn)了水泥生產(chǎn)中電機(jī)設(shè)備控制的自動(dòng)化。通過(guò)將90L顯示模塊嵌入安裝在開(kāi)關(guān)抽屜的活動(dòng)面板內(nèi)，來(lái)簡(jiǎn)化了水泥廠控制柜內(nèi)接線，使得配電室內(nèi)設(shè)備運(yùn)行情況及故障狀態(tài)清晰可見(jiàn)，方便工程師隨時(shí)調(diào)整系統(tǒng)、設(shè)定參數(shù)和顯示、監(jiān)控以及檢修維護(hù)。將ARD3保護(hù)器應(yīng)用于某水泥廠生產(chǎn)線電機(jī)設(shè)備的控制回路中，實(shí)現(xiàn)了水泥廠對(duì)電機(jī)保護(hù)的要求：圖1  ARD3智能型電動(dòng)機(jī)保護(hù)器應(yīng)用于某水泥廠電動(dòng)機(jī)設(shè)備控制回路接線圖 （1）過(guò)載保護(hù)功能ARD3智能型電動(dòng)機(jī)保護(hù)器通過(guò)讀取電流互感器檢測(cè)到的

5、三相電流值，判斷電動(dòng)機(jī)出現(xiàn)過(guò)載運(yùn)行后，實(shí)現(xiàn)了在設(shè)定的報(bào)警或脫扣（延時(shí)）時(shí)間內(nèi)發(fā)出報(bào)警或脫扣信號(hào)。（2）堵轉(zhuǎn)保護(hù)功能水泥廠電動(dòng)機(jī)在起動(dòng)過(guò)程中，如果由于現(xiàn)場(chǎng)工作環(huán)境影響以及電機(jī)設(shè)備自身的原因造成電機(jī)出現(xiàn)堵轉(zhuǎn)現(xiàn)象，保護(hù)器能夠及時(shí)判斷出電動(dòng)機(jī)起動(dòng)發(fā)生此類(lèi)故障并及時(shí)作出相應(yīng)處理。（3）三相不平衡保護(hù)功能斷相/不平衡故障運(yùn)行時(shí)對(duì)電動(dòng)機(jī)的危害很大，當(dāng)電動(dòng)機(jī)發(fā)生斷相或三相電流嚴(yán)重不平衡時(shí)，當(dāng)不平衡率達(dá)到保護(hù)器設(shè)定值時(shí)，保護(hù)器按照設(shè)定的要求保護(hù)，發(fā)出停車(chē)或報(bào)警，確保電動(dòng)機(jī)的安全運(yùn)行。（4）故障判斷及記錄功能當(dāng)電動(dòng)機(jī)出現(xiàn)某種故障時(shí)，保護(hù)器切斷電動(dòng)機(jī)電源的同時(shí)處于保護(hù)狀態(tài)并保存故障類(lèi)型、時(shí)間及電機(jī)運(yùn)行參數(shù)等信息，電

6、機(jī)保護(hù)器通過(guò)識(shí)別與記憶電路對(duì)故障予以設(shè)別、記憶和指示，方便了檢修人員查出故障原因。故障排除后，按下顯示模塊上的復(fù)位按鈕即可復(fù)位保護(hù)器，故障指示燈消失，保證了電動(dòng)機(jī)能夠再次啟動(dòng)。（5）抗晃電功能在某水泥廠水泥生產(chǎn)過(guò)程中，在電網(wǎng)故障造成電壓瞬間較大幅度的波動(dòng)或者短時(shí)間斷電又恢復(fù)，可以使電動(dòng)機(jī)保護(hù)器重新起動(dòng)，保證電動(dòng)機(jī)的平穩(wěn)運(yùn)行。（6）在線監(jiān)測(cè)功能控制室操作人員可通過(guò)保護(hù)器的通訊，在后臺(tái)人機(jī)界面上實(shí)現(xiàn)對(duì)水泥生產(chǎn)線上保護(hù)器的各種保護(hù)整定參數(shù)的讀取和設(shè)定，同時(shí)在線監(jiān)測(cè)電機(jī)運(yùn)行負(fù)載和供電電源質(zhì)量，并有效記錄各電機(jī)型號(hào)、運(yùn)行方式和歷史維護(hù)記錄以及出現(xiàn)的故障信息，為水泥生產(chǎn)線的安全生產(chǎn)提供了可靠依據(jù)。水泥生產(chǎn)

7、工藝流程較多，所以將保護(hù)器有效的應(yīng)用于電動(dòng)機(jī)保護(hù)設(shè)備控制回路的同時(shí)要能夠滿(mǎn)足水泥廠的大型控制系統(tǒng)的要求。如圖2是某水泥廠控制系統(tǒng)的整體結(jié)構(gòu)圖，現(xiàn)場(chǎng)由多個(gè)控制站點(diǎn)組成，通過(guò)標(biāo)準(zhǔn)RS-485通訊接口與PC機(jī)、接觸器、電動(dòng)機(jī)以及其他設(shè)備構(gòu)成集中式控制系統(tǒng)，工程師通過(guò)監(jiān)控計(jì)算機(jī)以及生產(chǎn)管理軟件完成對(duì)整個(gè)系統(tǒng)設(shè)備的數(shù)據(jù)采集、處理、顯示和監(jiān)視功能，并在滿(mǎn)足權(quán)限和邏輯時(shí)，通過(guò)遠(yuǎn)程控制軟件實(shí)現(xiàn)對(duì)現(xiàn)場(chǎng)相應(yīng)的電機(jī)設(shè)備等的控制。由于現(xiàn)代水泥工廠采用的大型電機(jī)設(shè)備較多，大于110KW及以上的電機(jī)，均采用在主回路裝設(shè)電流互感器?？紤]到水泥生產(chǎn)工藝的不同和企業(yè)投入的資金，電動(dòng)機(jī)需要不同的起動(dòng)方式，ARD3智能型電動(dòng)機(jī)保護(hù)

8、器提供靈活的聯(lián)鎖功能，實(shí)現(xiàn)直接啟動(dòng)、雙向啟動(dòng)、星/三角啟動(dòng)、自耦變壓器啟動(dòng)等，使大型設(shè)備的電機(jī)得到了有效保護(hù)和控制2。圖2 某水泥廠控制系統(tǒng)結(jié)構(gòu)圖由圖3 所示為ARD3智能型電動(dòng)機(jī)保護(hù)器在水泥廠的實(shí)際工程應(yīng)用，主要由服務(wù)器、各個(gè)控制站點(diǎn)、保護(hù)器和現(xiàn)場(chǎng)設(shè)備組成，服務(wù)器通過(guò)現(xiàn)場(chǎng)總線采集現(xiàn)場(chǎng)各電機(jī)設(shè)備的運(yùn)行工況，并為工程師站和操作員站提供服務(wù)，其中帶有Modbus總線的保護(hù)器通過(guò)通訊管理機(jī)接入監(jiān)控網(wǎng)絡(luò)，Profibus總線直接接入服務(wù)器網(wǎng)絡(luò)，服務(wù)器與工程師站、操作員站通過(guò)交換機(jī)連接在同一個(gè)網(wǎng)絡(luò)中。圖3  ARD3智能型電動(dòng)機(jī)保護(hù)器工程應(yīng)用系統(tǒng)功能：（1）各電動(dòng)機(jī)的工況顯示：三相交流電流、三

9、相交流電壓、零序電流、功率、電動(dòng)機(jī)電能、接觸器狀態(tài)、保護(hù)器的各個(gè)報(bào)警信息等；（2）各電機(jī)保護(hù)整定數(shù)據(jù)的調(diào)整、修改和整定；（3）完善的數(shù)據(jù)存儲(chǔ)機(jī)制，可實(shí)時(shí)查看各電機(jī)設(shè)備的管理信息和報(bào)警信息、故障信息；（4）電能統(tǒng)計(jì)、電源供電質(zhì)量等；（5）故障未發(fā)生時(shí)提前報(bào)警。綜上所述，將保護(hù)器應(yīng)用于水泥生產(chǎn)自動(dòng)控制系統(tǒng)中后方便了工程師對(duì)控制系統(tǒng)進(jìn)行維護(hù)、管理2。三、ARD3智能型電動(dòng)機(jī)保護(hù)器在某水泥行業(yè)運(yùn)行效果水泥生產(chǎn)線上使用的電機(jī)設(shè)備使用的周期、壽命越長(zhǎng)，其為企業(yè)帶來(lái)的經(jīng)濟(jì)價(jià)值也就越高，因此對(duì)電動(dòng)機(jī)的保護(hù)也是相當(dāng)重要。ARD3智能型電動(dòng)機(jī)保護(hù)器運(yùn)用到水泥行業(yè)，給水泥的自動(dòng)化生產(chǎn)過(guò)程帶來(lái)如下運(yùn)行效果：（1）系統(tǒng)

10、信息集中化水泥廠電氣設(shè)計(jì)除了用于一般供配電外，還要完成大量電機(jī)設(shè)備的拖動(dòng)控制設(shè)計(jì)。采用ARD3智能型電動(dòng)機(jī)保護(hù)器的通訊功能進(jìn)行組網(wǎng)后，用戶(hù)可以通過(guò)上位機(jī)讀取各個(gè)裝置節(jié)點(diǎn)的參數(shù)，如：電動(dòng)機(jī)三相交流電流、三相交流電壓、電動(dòng)機(jī)運(yùn)行狀態(tài)、電動(dòng)機(jī)電能、電動(dòng)機(jī)運(yùn)行故障信息等，工程師根據(jù)這些信息實(shí)現(xiàn)了對(duì)現(xiàn)場(chǎng)所有的電機(jī)設(shè)備的運(yùn)行情況實(shí)時(shí)分析處理，不再需要現(xiàn)場(chǎng)每個(gè)裝置處配備一個(gè)工程師來(lái)進(jìn)行實(shí)時(shí)監(jiān)視，提高了整個(gè)控制系統(tǒng)的安全性、可靠性。保護(hù)器模擬量輸出4-20mA模擬量信號(hào)給控制系統(tǒng)，便于工程師集中控制。（2）智能化控制保護(hù)保護(hù)器直接串接于控制回路，電動(dòng)機(jī)出現(xiàn)過(guò)電流、斷相、超溫等故障時(shí)，將及時(shí)終止電動(dòng)機(jī)的運(yùn)行，并

11、對(duì)各種故障信息作出相應(yīng)的指示。保護(hù)器能自動(dòng)識(shí)別手動(dòng)控制回路和自動(dòng)控制回路，對(duì)于自動(dòng)控制回路，能記憶自鎖，避免電動(dòng)機(jī)在故障狀態(tài)時(shí)重復(fù)起動(dòng)，加劇電動(dòng)機(jī)損壞。同時(shí)，水泥廠大型電機(jī)檢測(cè)元件采用穿芯式結(jié)構(gòu)的電流互感器，與主電路形成完全隔離，提高了自身的可靠性，又徹底解決了接線端子的發(fā)熱問(wèn)題，且互換性好3。（3）故障記錄便于現(xiàn)場(chǎng)問(wèn)題分析 電動(dòng)機(jī)工作在環(huán)境惡劣的水泥生產(chǎn)中，很容易出現(xiàn)故障，并且故障原因多樣化。采用ARD3智能型電動(dòng)機(jī)保護(hù)器，電動(dòng)機(jī)發(fā)生故障后，將備用電動(dòng)機(jī)及時(shí)投入而不影響運(yùn)行機(jī)制，保護(hù)器強(qiáng)大的故障記錄功也為維護(hù)人員節(jié)省了大量的時(shí)間，提高了生產(chǎn)的效率及系統(tǒng)運(yùn)行可靠性。四、產(chǎn)品簡(jiǎn)介功能： 

12、;     該系列低壓電動(dòng)機(jī)保護(hù)器，具有過(guò)載、斷相、不平衡、欠載、接地/漏電、堵轉(zhuǎn)等保護(hù)功能。可與接觸器、電動(dòng)機(jī)起動(dòng)器等電器元件構(gòu)成電動(dòng)機(jī)控制保護(hù)單元，具有遠(yuǎn)程自動(dòng)控制、現(xiàn)場(chǎng)直接控制、面板指示、信號(hào)報(bào)警、現(xiàn)場(chǎng)總線通信等功能。 應(yīng)用范圍：      可廣泛應(yīng)用于煤礦、石化、冶煉、電力、建筑等行業(yè)的配電領(lǐng)域。 訂貨范例：      具體型號(hào)：ARD3T K1 A25/C+60L      技術(shù)要求：電動(dòng)機(jī)功率5.5KW；DI為無(wú)源節(jié)點(diǎn)，控制DO工作電壓為220V；液晶顯

13、示。      通訊協(xié)議：雙路RS485接口 Modbus/RTU協(xié)議      輔助電源：AC/DC220V五、技術(shù)參數(shù)數(shù)字式電動(dòng)機(jī)保護(hù)器模塊式電動(dòng)機(jī)保護(hù)器六、產(chǎn)品選型數(shù)字式電動(dòng)機(jī)保護(hù)器1、“”為標(biāo)配功能，“”為選配功能。 2、選配失壓起重（抗晃電）功能含電壓和故障記錄功能。模塊式電動(dòng)機(jī)保護(hù)器“”為標(biāo)配功能，“”為選配功能。七、外形尺寸 ARD2(L)電動(dòng)機(jī)保護(hù)器 主體模塊 互感器0.1A100A互感器63A250A互感器250A800A互感器100A以下漏電流互感器100A以上漏電流互感器 ARD2F、ARD3電動(dòng)機(jī)保護(hù)器 主體模塊 顯示單元 抗晃電模塊 AC380V電源模塊 A