淺談智能電機(jī)保護(hù)控制器在海上石油平臺的應(yīng)用

 劉細(xì)鳳

江蘇安科瑞微電網(wǎng)研究院有限公司 江蘇江陰 214432

   摘要：介紹了智能馬達(dá)保護(hù)器的選擇和應(yīng)用設(shè)計中需要注意的一些問題在安裝和使用的過程中，在海洋企業(yè)推廣使用的電動機(jī)保護(hù)器電子產(chǎn)品越來越集成智能控制的想法，同時，從投資和使用維護(hù)方面，有很多事項需要注意技術(shù)分析是結(jié)合工程實踐完成的。

   關(guān)鍵詞：智能馬達(dá)保護(hù)器；海洋石油；應(yīng)用

引言

   在海上石油平臺，生產(chǎn)過程需要大量的運(yùn)動設(shè)備以及電氣 控制技術(shù)的進(jìn)步和持續(xù)改進(jìn)的控制系統(tǒng)，尤其是自動化的連續(xù)性要求，急需要電動機(jī)保護(hù)器和控制設(shè)備，特別是低壓電動機(jī)保護(hù)需要更多高質(zhì)量的智能馬達(dá)保護(hù)器。理解和使用一種新型的發(fā)動機(jī)建設(shè)項目過程中保護(hù)產(chǎn)品，低壓電動機(jī)保護(hù)控制器、電動機(jī)保護(hù)控制組件。在低壓配電系統(tǒng)使用智能馬達(dá)機(jī)保護(hù)器，不僅有效保證馬達(dá)的安全運(yùn)行，取代了傳統(tǒng)的保護(hù)器，并利用科學(xué)的通信技術(shù)，電機(jī)控制的自動化系統(tǒng)，并取得了很好的經(jīng)濟(jì)收益。因此，海洋石油中智能馬達(dá)保護(hù)器應(yīng)該不斷的 創(chuàng)新和發(fā)展。

一、海洋石油平臺安全性的需求

   海上石油平臺是我國重要的產(chǎn)業(yè)，在我國社會中具有重要的意義。自中國改革開放以來，海洋石油平臺生產(chǎn)持續(xù)增長、開發(fā)、生產(chǎn)技術(shù)水平逐步提高，改善安全生產(chǎn)條件，對國民經(jīng)濟(jì)和社會發(fā)展發(fā)揮重要作用。各級有關(guān)部門應(yīng)當(dāng)加強(qiáng)支持安全生產(chǎn)的改性技術(shù)。啟動一個新的低壓電動機(jī)保護(hù)控制器通過國家專門機(jī)構(gòu)測試和推薦產(chǎn)品，非常適合海上石油平臺。詳細(xì)介紹如下。

二、基本工作原理

   電動機(jī)保護(hù)器是最近幾年開發(fā)出的一種新型電子多功能電動機(jī)保護(hù)測控裝置。集（光）負(fù)載保護(hù)、缺乏階段，（欠）壓力、堵轉(zhuǎn)轉(zhuǎn)，泄漏、低電壓保護(hù)接地、三相不平衡保護(hù)， 使用一組精度高、節(jié)能、可靠的工作，是理想的替代傳統(tǒng)的熱繼電器。通常是由當(dāng)前元素收集、比較電路、單片機(jī)、或出口繼電器等幾個部分。當(dāng)前采集組件的電動機(jī)保護(hù)器的電流變化來反映線性采樣結(jié)束，整改后，然后通過單片機(jī)處理，促進(jìn)凹路繼電器的操作。當(dāng)電動機(jī)過載電流時，從一個電流傳感器電壓信號將會增加。

三、功能描述

（一）保護(hù)功能

   智能馬達(dá)機(jī)保護(hù)器可實現(xiàn)低壓電動機(jī)的綜合保護(hù)，它的具體功能有接地保護(hù)、斷相保護(hù)、短路保護(hù)、過負(fù)荷保護(hù)、不平衡過載保護(hù)、屏蔽保護(hù)、低電壓和過電壓保護(hù)。智能馬達(dá)保護(hù)器在電動機(jī)正常工作時可以很好的保護(hù)電機(jī)的良好運(yùn)行。 實時顯示電動機(jī)的電流和電壓。智能馬達(dá)保護(hù)器具有保護(hù)通信功能，可以收集到的信號通過微機(jī)總線，實現(xiàn)低壓電動機(jī)在線管理和維護(hù)。當(dāng)故障發(fā)生時，保護(hù)器動作迅速啟動，節(jié)省網(wǎng)站的傳送時間和電動機(jī)運(yùn)行參數(shù)，同時通過網(wǎng)絡(luò)后臺監(jiān)控系統(tǒng)報告。智能馬達(dá)保護(hù)器也有低電壓自動恢復(fù)，重新啟動，斷相保護(hù)、溫度保護(hù)、漏電保護(hù)功能，這也是其它品牌低壓電動機(jī)所不具有的特性。能夠更好的保護(hù)電機(jī)。特別是電動機(jī)保護(hù)器漏電保護(hù)在海洋石油平臺中具有非常重要的意義，不僅保證電動機(jī)的正常運(yùn)行，又能確保生產(chǎn)的安全運(yùn)行，確保工作人員的自身安全。

（二）控制功能

   電動機(jī)保護(hù)器可以滿足各種啟動控制方式。如適當(dāng)?shù)拈_始后，雙向雙速開始，電阻降壓肩膀運(yùn)動，星三角降壓起動、自耦變壓器降壓啟動等。電動機(jī)保護(hù)器的多通道開關(guān)輸入，多個繼電器輸出，可能更容易在本地運(yùn)行、調(diào)試等等，還可以通過 通信系統(tǒng)滿足你在后臺實現(xiàn)計算機(jī)監(jiān)控和管理“遠(yuǎn)程通信"和 “遠(yuǎn)程控制"功能，遠(yuǎn)程控制起停電機(jī)。

（三）測量功能

   電動機(jī)保護(hù)器可以溝通到循環(huán)電流和電壓采樣，具體數(shù)量可以查電路相電流、電壓、功率、功率頻率等電力參數(shù)，通過原位顯示模塊，并通過通信接口可以實時傳輸進(jìn)計算機(jī)后臺監(jiān)控管理系統(tǒng)，從而實現(xiàn)“遠(yuǎn)程"功能。

（四）在線監(jiān)測功能

   控制室操作員在后臺微機(jī)，完成所有各種保護(hù)的保護(hù)設(shè)置數(shù)據(jù)讀取、修改和設(shè)置。同時，在線監(jiān)測的運(yùn)行電動機(jī)負(fù)載和供電質(zhì)量、過載和接地故障的早期檢測等等，創(chuàng)造了條件。 此外，微機(jī)鐵腕人物的背景信息管理功能，可有效記錄運(yùn)行/ 恒電機(jī)模型、類型和歷史記錄維護(hù)，確保過程系統(tǒng)的安全生產(chǎn)，減少事故停車，提供了可靠的基礎(chǔ)。

四、選用的理由

（一）根據(jù)結(jié)構(gòu)電動機(jī)保護(hù)器。一般分為一體式和分裂式兩種。目前，很多低電壓控制泵，低壓電動機(jī)保護(hù)控制器使用本體裂變型結(jié)構(gòu)和顯示模塊。廣泛應(yīng)用在施工的過程中低壓抽出式開關(guān)柜系列和顯示模塊的安裝可以嵌入面板，這是簡化了布線和包含在系統(tǒng)調(diào)整，設(shè)置參數(shù)，監(jiān)控，同時，數(shù)字顯示面板還添加了一個計數(shù)器系列的分布性和美觀性：使室內(nèi)設(shè)備運(yùn)行狀態(tài)和故障狀態(tài)清晰，方便檢查和維修系統(tǒng)維護(hù)。

（二）在電動機(jī)保護(hù)器根據(jù)額定電壓和電流范圍，如使用時根據(jù)運(yùn)動控制網(wǎng)絡(luò)：負(fù)載電壓和額定電流的選擇相應(yīng)錯誤。 1：常規(guī)應(yīng)用，超過50千瓦電機(jī)，我們采用安裝在調(diào)用路電流互感器，電流低于次級電流，然后拉電動機(jī)保護(hù)器的訪問范圍，使大型設(shè)備有效的控制和保護(hù)。

（三）電動機(jī)保護(hù)器通信，可以訪問后臺監(jiān)控系統(tǒng)，通過監(jiān)控系統(tǒng)為電動操作和過程控制人員在線瀏覽生產(chǎn)線工作，及時調(diào)整生產(chǎn)計劃，以防止突發(fā)事故，提供最大的便利。

五、效益分析

   海洋石油2013年達(dá)產(chǎn)，在試運(yùn)營期間在電力系統(tǒng)運(yùn)行平穩(wěn)，是達(dá)到生產(chǎn)的重要保證。電動機(jī)保護(hù)器前期投資，但后期盈利。其經(jīng)濟(jì)效益主要體現(xiàn)在可以大大減少后期維護(hù)工人、 提高效率、創(chuàng)造良好的社會效益等等。

（一）硬件投資

   設(shè)備和部件使用分析：項目采購電動機(jī)保護(hù)器及配件，投資140萬元。增加電動機(jī)保護(hù)器，可以節(jié)省熱繼電器?，F(xiàn)場總線系統(tǒng)智能設(shè)備分散在變壓器室，可以直接執(zhí)行控制和計算函數(shù)，并減少大量的傳感器，可以節(jié)省設(shè)備投資25萬元。電纜的使用和安裝成本分析：根據(jù)儀器的配電柜控制柜之間的距離 18米計算，如果用硬接線的方式，每個節(jié)點都需要鋪設(shè)電纜， 如果安裝的電動機(jī)保護(hù)器的分布平均25米電纜敷設(shè)?，F(xiàn)場總線系統(tǒng)布線非常簡單，通信總線可以掛一些甚至幾百個設(shè)備，節(jié)省安裝配件，大大減少工作量，安裝設(shè)計和布線的工作量也大大減少。數(shù)據(jù)顯示，相比之下，現(xiàn)場總線系統(tǒng)安裝成本可以節(jié)省65%以上。根據(jù)電纜投標(biāo)價格和安裝工程定額計算， 這可以節(jié)省投資5萬元。從硬件投資，從傳統(tǒng)熱繼電器替代一次性投資100萬元的智能電動機(jī)保護(hù)器。

（二）減少維護(hù)維修費(fèi)用．達(dá)到減員增效的目的

   因為電動機(jī)保護(hù)器自診斷和故障處理能力，可以早期的分析和故障診斷，縮短維修停機(jī)時間。同時，由于其簡單的系統(tǒng)結(jié)構(gòu)簡化、接線、減少維護(hù)的工作量。增加電動機(jī)保護(hù)器后， 每年可以減少燃燒事故，總?cè)萘考s600千瓦，每年可以節(jié)省汽車替換或維修費(fèi)用約1.8萬元。

六、存在的缺陷、故障及處理措施

（一）馬達(dá)保護(hù)器抗損害能力差

   原料回轉(zhuǎn)控制系統(tǒng)網(wǎng)絡(luò)線路過長和網(wǎng)絡(luò)電纜的設(shè)備不好使的，電機(jī)保護(hù)器，抗損害能力差，導(dǎo)致智能馬達(dá)保護(hù)器不能很好的接受信號導(dǎo)致了在工作時容易受到干擾和損害。建議通訊線路：建議通訊線路、控制電路和主電源安裝減少智能馬達(dá)保護(hù)器的干擾。由于主要電力電纜和控制電纜距離過近使得智能馬達(dá)保護(hù)器出現(xiàn)傳遞假的信號使得電機(jī)在工作時受到影響，現(xiàn)場展示了遙控開關(guān)在位置上機(jī)器，使操作和維護(hù)錯誤信息。發(fā)現(xiàn)測量遠(yuǎn)程終端擁有干擾信號以及電壓，所以電腦顯示錯誤的信號，為了防止這種損害發(fā)生，應(yīng)將遠(yuǎn)程信號終端配備抗損害以及抗干擾的保護(hù)措施。

(二)網(wǎng)絡(luò)連接的接口容易松動

   在近海石油，網(wǎng)絡(luò)連接到用于連接電機(jī)保護(hù)器，檢查或維修必須被移除，頻繁的拆卸，方便連接器但是會出損害，經(jīng)常造成控制系統(tǒng)的信號丟失。建議安裝能夠既保證信號的傳遞又能保證接口不出現(xiàn)松動的硬件結(jié)構(gòu)，避免此類問題的發(fā)生。

七、ARD系列電動機(jī)保護(hù)器產(chǎn)品選型介紹

          ARD智能電動機(jī)保護(hù)器適用于額定電壓至660V的低壓電動機(jī)回路，集保護(hù)、測量、控制、通訊、運(yùn)維于一體。其完善的保護(hù)功能確保電動機(jī)安全運(yùn)行，帶有邏輯可編程功能，可以滿足多種控制方式。該產(chǎn)品采用分體式結(jié)構(gòu)，由主體、顯示單元、互感器組成，可適應(yīng)各種柜體的安裝。可選配不同通訊模塊適應(yīng)現(xiàn)場通訊需求。

（一）功能特點

■支持基波和全波電力參數(shù)測量（U、I、P、Q、S、PF、F、EP、EQ），電流及電流不平衡度、電流正序、負(fù)序、零序分量、電壓、三相電壓相角、剩余電流。

■保護(hù)功能包括過載反時限、過載定時限、接地、起動超時、漏電、欠載、斷相、堵轉(zhuǎn)、阻塞、短路、溢出、不平衡(電流、電壓)、過功率、欠功率、過壓、欠壓、相序、溫度、tE時間、外部故障、起動次數(shù)限制、運(yùn)行時間報警、故障次數(shù)報警。

■9路可編程DI輸入，默認(rèn)采用內(nèi)置DC24V電源，也可選擇外部有源濕接點。

■5路可編程DO輸出，滿足直接起動，星—三角起動，自耦變壓器起動，等多種起動方式，可通過通訊總線實現(xiàn)主站對電動機(jī)的遙控“起/停"。

■可選抗晃電功能：支持晃電立即再啟動、失壓重起動。

■可選配MODBUS_RTU通訊、PROFIBUSDP通訊，支持最多2路通訊接口。

■可選配1路DC4-20mA模擬量輸出接口，與DCS系統(tǒng)相接，可實現(xiàn)對現(xiàn)場設(shè)備的監(jiān)控。

■具有故障記錄、起動記錄、停車記錄、DI變位記錄和再起動記錄等各類事件記錄。

■顯示界面液晶顯示，支持中/英文切換。

（二）產(chǎn)品選型

八、結(jié)束語

   電動機(jī)保護(hù)器的這種新型的保護(hù)產(chǎn)品在市場上，性能穩(wěn)定，運(yùn)行良好，對各種故障類型是準(zhǔn)確的報警顯示，有效防止電機(jī)燃燒，為用戶保存和改善過程控制的準(zhǔn)確性、科學(xué)、降低事故率，提高電氣控制系統(tǒng)的自動化水平。

參考文獻(xiàn)

[1]孫永剛.智能電機(jī)保護(hù)器在石油平臺的應(yīng)用[J].科技資訊, 2021, 1.2.

[2]安科瑞企業(yè)微電網(wǎng)設(shè)計與應(yīng)用手冊.2022.05版.

[3] GB 14048.4-2020 低壓開關(guān)設(shè)備和控制設(shè)備 第4-1部分：接觸器和電動機(jī)起動器機(jī)電式接觸器和電動機(jī)起動器(含電動機(jī)保護(hù)器).

作者介紹：

劉細(xì)鳳，女，現(xiàn)任職于江蘇安科瑞微電網(wǎng)研究院有限公司，主要研究方向為電動機(jī)保護(hù)裝置的應(yīng)用。