山東•濱州新大新機電科技有限公司  畢義軍

 

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

關(guān)鍵詞：抗晃電、電機控制器、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)短時故障，引起電網(wǎng)電壓短時間大幅度波動，甚至短時間斷電數(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)時間雖然比較短，但對生產(chǎn)的影響卻是十分巨大。瞬間的電壓波動將造成數(shù)百臺電動機跳閘、設備停機，電網(wǎng)電壓恢復后電機卻不能自行恢復運行，導致連續(xù)生產(chǎn)過程發(fā)生紊亂，并有可能造成嚴重的生產(chǎn)及設備事故。對于大型裝置來說，由于設備數(shù)量較多，如果人工進行恢復，花費的時間比較長，而且慌亂之下容易出現(xiàn)操作失誤；對于一些無人值守的野外裝置，恢復的時間就更長。這對于石油、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、產(chǎn)量降低、效益低下等一系列損失是非常巨大的。根據(jù)交流電機的運行特性分析， 短時斷電對電機轉(zhuǎn)速影響非常小，電網(wǎng)電壓恢復正常后，立即恢復電機運行是完全可行的，而且啟動的沖擊電流較小（接近額定電流），從而保障了重要動力負荷運行的安全性和連續(xù)性。

另外，隨著工廠自動化程度的提高，電動機的二次回路也越來越復雜，化工裝置機泵的控制除基本熱保護外，一般都有三地控制：配電盤控制、現(xiàn)場控制、控制室控制，其控制回路越來越復雜，線路節(jié)點較多，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均采用常閉觸點串聯(lián)接法，各控制終端互相影響，線路或設備故障易造成全部失控，檢查處理的時間較長，對維修人員的素質(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，但其昂貴的造價卻令一般用戶望而卻步。為解決電氣設備控制中存在的這些問題，我們專門組織開發(fā)設計了一款智能電機控制器，既解決了抗晃電問題，又解決了電機二次回路比較復雜的問題，經(jīng)過兩年的試用，受到用戶的廣泛好評。

 

一、   設計思路：

1、              抗晃電功能：電網(wǎng)電壓超低和斷電時間小于整定時間時，只要電網(wǎng)恢復正常，電機將自行恢復原運轉(zhuǎn)狀態(tài)，斷電超過整定時間時，電機不能自行恢復，須按常規(guī)進行人工啟動處理。

2、              簡化了控制線路，無限擴展控制終端：本設計將啟動、停止和保護等各種控制終端均采用常開觸點并聯(lián)接法，主接觸器無須再接入自保觸點。這樣多地控制時二次回路的復雜性大大降低，各相同作用的控制終端并聯(lián)在一起即可。公用線為中線，多點遠距離控制時可以公用，能減少線路成本。電機運行期間控制按鈕回路無回路電流，各控制按鈕互不影響，即使單個控制按鈕故障不能閉合也不會影響電機運行，特殊情況下可在電機運行時帶電檢修現(xiàn)場按鈕。減少了系統(tǒng)故障率和維修停工時間。

3、              防止保護誤動作：將傳統(tǒng)串接的保護節(jié)點改為并接，能防止無功耗保護產(chǎn)品控制回路中易發(fā)生的重復性動作，擴展了無功耗保護產(chǎn)品的應用空間。

近兩年多來，我們先后在發(fā)電廠、化工裝置進行了長期的應用試驗，2008年初，在我們承擔設計的草甘膦生產(chǎn)裝置自控系統(tǒng)中上全面設計應用了該裝置，系統(tǒng)有180多臺電機，在長期的工廠運行過程中，設備本身的制造質(zhì)量經(jīng)受住了考驗，用戶給予了較高的評價。

試用初期調(diào)試過程中發(fā)現(xiàn)有的控制器會出現(xiàn)誤動作，繼電器不能正常釋放。經(jīng)反復檢查設計的邏輯回路、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, 當繼電器線圈一端接零線而另一端接有長電纜芯時, 長電纜芯的感應電壓經(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卻可影響繼電器的返回。經(jīng)過對控制回路進行實際測試，發(fā)現(xiàn)在電機控制回路中，由于電纜寄生電容的影響，控制線上的對地感應電壓達到100V左右，在多芯控制電纜中如果含有多個回路且不同回路取用的電源不同相，感應電壓會更高。經(jīng)過反復試驗，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（對地電壓都是相電壓），感應電壓不再起作用。徹底解決了感應電壓的干擾問題。

另外還發(fā)現(xiàn)與DCS或PLC系統(tǒng)配套使用時，偶爾會出現(xiàn)自鎖現(xiàn)象，經(jīng)過對電路的深入研究，發(fā)現(xiàn)由于DCS和PLC的動作周期比較短(毫秒級)，某些場合電機誤啟動后，控制系統(tǒng)迅速發(fā)出保護停車動作，由于動作周期較短，控制器的充電時間太短，導致釋放能量不足形成自鎖，經(jīng)對電路改進采取強制釋放措施隨即解決了這個問題。

 

在元件選用時，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)過反復改進，設計了多款人性化型號產(chǎn)品以適應不同用戶的差異化需求：

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

DQZ-IIb為盤面安裝型，采用48*96標準盤裝表殼，可集裝，后接線板為螺釘接線，選用拔插型機芯以方便用戶快速更換。這款產(chǎn)品適合新建裝置，在設計配電盤時將控制器直接安裝在盤面上，啟動、停止按鈕和運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，針對高端用戶與DCS或PLC配套使用的場合，還專門設計了相應的型號DQZ-IIaP和DQZ-IIbP。

四、   實用接線：

在工廠電氣設計中，各種停止動作按鈕和保護停機動作均全部采用常開觸點并聯(lián)到TA端和中線上，各種啟動動作按鈕和開機動作均采用常開觸點并聯(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可廣泛應用于化工、石化、農(nóng)藥、化肥、醫(yī)藥等流程性連續(xù)生產(chǎn)裝置的機泵控制，發(fā)電廠、熱力、供水裝置的機泵控制。特別適用于采油、供水等無人值守的泵站、機房設備控制以及對連續(xù)運轉(zhuǎn)要求較高、停機可能造成嚴重影響的場合、采用多地控制的用電設備等。