摘要：電機設備廣泛應用于水泥企業，水泥生產企業能耗高、污染大，需要設備連續工作，電機作為水泥行業設備的動力來源，其安全、穩定可靠的運行對水泥行業的穩定生產起著至關重要的作用，本文綜合介紹了ARD2F智能電機保護器在水泥廠的實際應用，闡述了ARD2F智能電機保護器產品的特點及其智能保護、測量、控制和通信，供工程設計參考。

關鍵詞：水泥、電機保護、智能通信

一、引言

隨著現代水泥工業生產規模的擴大，生產設備的規模也越來越大，所需的拖動電機的功率也越來越大。水泥廠的生產工藝比較復雜，可以總結為原料制備（一磨）、熟料煅燒(一燒)、水泥研磨（二次研磨）。因此，低壓電機作為水泥生產過程中常用的機組，數量多、種類復雜。隨著科技的不斷進步和工藝控制過程的不斷完善，特別是為了滿足自動化生產的要求，迫切需要開發和完善電機的控制和保護設備，實現整個自動化生產過程和大型機械設備的遙控、遙控、遙控、故障診斷和集中控制功能。

水泥生產是一項龐大的工程，生產環境惡劣，粉塵污染嚴重。由于生產工藝的限制，工作場所通風條件差，環境溫度高。此外，還需要設置大量的工作站，包括原材料控制站、破碎站、原材料研磨站、熟料庫控制站、水泥研磨控制站、水泥包裝控制站等。然而，在這些站點，大量的低壓電機被用來控制其他設備的運行。由于通信功能不靈活、儀表功能單一等條件的限制，簡單的電壓表、電流表、電能表、頻率表無法滿足電廠設備自動化生產的要求。水泥工業生產過程的特點是長周期運行，一旦啟動，在無特殊情況的前提下，一般不會停機。現代大型水泥企業的年經營率很高，需要高質量、高可靠性的電氣設備，以確保其生產過程的連續性，一旦故障停止，將造成巨大的經濟損失。智能電機保護器可實現重載啟動，實現電機溫度保護，還提供各種測控功能和控制模式，能滿足水泥生產過程中電機設備的保護和控制要求，不僅能提高電機設備的運行能力，延長電機設備的使用壽命，還能提高企業生產效率，節約能源。本文介紹了ARD2F智能電機保護器在水泥生產中的實際應用。

二、水泥生產對保護器的功能要求

水泥工業電機是一種大容量、高負荷連續運行的設備。如果電機長期承受大負荷，繞組上的溫度會升高，降低絕緣性能，甚至損壞絕緣，縮短電機的使用壽命。因此，電機設備在水泥生產過程中的可靠性、穩定性和功能要求非常高。在生產、運行或設備維護過程中，常見的電機故障可分為以下幾種：

1、機械故障

1)掃膛：由于軸承損壞、軸彎或維修人員裝配不當，導致定轉子摩擦；

2)軸承損壞:由于軸承裝配不當、定/轉子鐵心軸向錯位或轉軸機再加工后精度不足，電機本體運行溫升過高；

3)振動：由于電機本身或傳動裝置不良等原因。

2、電氣故障

1）缺相運行：電機堵塞時，電流遠大于正常工作電流。在這種情況下，運行時間過長或啟動過于頻繁，會導致電機繞組燒毀；

2）繞組短路或接地：匝間短路是由電機溫度異常升高引起的，接地故障主要是由繞組絕緣損壞引起的；

3)三相電流不平衡：由于電機外部電源電壓不平衡或內繞組匝間短路或電機維修時線圈匝數錯誤或接線錯誤。

因此，有必要對水泥廠的電機設備進行有效的維護。ARD2F智能電機保護器的具體功能要求如下：

（1）完善的電機保護功能

保護器通過采集電路中的三相交流電流、三相交流電壓、剩余電流、PTC熱電阻值、電機電能等電力參數，以及電機運行過程中的各種運動狀態，實現過載反時限、過載時限、接地、啟動加時、漏電、欠載、斷相、堵塞、阻塞、短路、溢出、不平衡（電流、電壓）、綜合保護過功率、欠功率、過壓、欠壓、相序、溫度、TE時間、外部故障、啟動次數限制、運行時間報警、故障次數報警，確保水泥廠生產工作的安全連續運行。

(2)及時排除電機運行故障功能

在水泥生產現場電機運行過程中，電機設備通過電機保護器進行檢測。電機出現情況時，應及時發出報警信號，并記錄故障信息，方便維修人員查找故障原因并及時處理，確保電機設備在故障發生時運行的可靠性和靈敏度。

(3)現場各設備的遠程監測功能

水泥生產現場環境惡劣。保護器不僅需要提供電機設備的保護功能，還需要通過Modbus帶RS-485通信接口-RTU/Profibus-DP通信協議與上位機管理系統通信連接，實現對電機運行狀態和電力參數的實時監控，確保后臺操作人員能夠讀取和修改水泥生產現場電機保護器的各種整定參數，通過后臺人機界面實時觀察當前現場電機控制電路的工作狀態和供電質量，實現對生產現場設備的遠程實時監控。

三、安科瑞電機保護器在水泥廠的應用案例

水泥生產過程較多，有效應用于電機保護設備控制電路，滿足水泥廠大型控制系統的要求。水泥廠控制系統通過ProfibusDP通信接口和PC、接觸器、電機等設備，工程師通過監控計算機和生產管理軟件完成整個系統設備的數據采集、處理、顯示和監控功能，滿足權限和邏輯，通過遠程控制軟件實現相應的電機設備。

圖1現場安裝照片

水泥廠采用電機保護控制電路保護器，取代熱繼電器作為電機過載保護控制元件，采用先進的通信技術，實現水泥生產中電機設備控制的自動化。90L顯示模塊嵌入開關抽屜活動面板，簡化水泥廠控制柜接線，使配電室內設備運行和故障狀態清晰可見，方便工程師隨時調整系統、設置參數、顯示、監控、維護。ARD2F保護器應用于水泥廠生產線電機設備的控制電路，滿足水泥廠對電機保護的要求。圖2為ARD2F智能電機保護器應用于水泥廠電機設備控制電路的工作原理圖：

圖2ARD2F智能電機保護器應用于某水泥廠電機設備控制電路接線圖

由于現代水泥廠使用的大型電機設備較多，110kW以上的電機均安裝在主回路上。考慮到不同的水泥生產工藝和企業投入的資金，電機需要不同的啟動方式。ARD2F智能電機保護器提供靈活的聯鎖功能，實現直接啟動、雙向啟動、星/三角啟動、自耦變壓器啟動等，有效保護和控制水泥廠大型設備的電機[2]。

四、ARD2F產品介紹

ARD2F智能電機保護器適用于額定電壓至660V的低壓電機電路，集保護、測量、控制、通信、運行和維護于一體。其完善的保護功能保證了電機的安全運行，具有邏輯可編程功能，可以滿足各種控制方法。可選擇不同的通信模塊來滿足現場通信的需求。

本產品采用分體式結構，由主體、顯示單元、互感器組成，可適應各種柜體的安裝。

技術參數

功能特點

■支持基波和全波電力參數測量（U、I、P、Q、S、PF、F、EP、EQ），電流與電流不平衡、電流正序、負序、零序分量、電壓、三相電壓相角、剩余電流。

■保護功能包括過載反時限、過載定時限、接地、啟動加時、漏電、欠載、斷相、堵塞、堵塞、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、啟動次數限制、運行時間報警、故障次數報警。

■9路可編程DI輸入，默認采用內置DC24V電源，也可選擇外部有源濕接點。

■5路可編程DO輸出，滿足直接啟動、星三角啟動、自耦變壓器啟動等多種啟動方式。通過通信總線，可以實現主站對電機的遙控“啟停"。

■可選抗震功能：支持搖電立即重啟，失壓重啟。

■可選MODBUS_RTU通信、PROFIBUSDP通信，支持2路通信接口。

■可選擇1路DC4-20ma模擬輸出接口，與DCS系統相連，實現對現場設備的監控。

■有故障記錄、起動記錄、停車記錄、DI變位記錄、再起動記錄等各種事件記錄。

■顯示界面液晶顯示，支持中英文切換。

五、結束語

隨著電子技術和通信技術的不斷發展。電機保護器也在朝著多元化的方向發展，電機保護器在水泥企業中的應用越來越廣泛。合理選擇電機設備的保護功能和方法，可以提高設備運行的可靠性，防止和消除電機燒毀，減少非計劃停車造成的損失，降低企業的生產成本。

安科瑞侯文莉