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摘要 ：在生產(chǎn)過(guò)程中，如果設備運行不暢，或者出現故障都會(huì )直接影響到生產(chǎn)活動(dòng)的正常進(jìn)行，給企業(yè)帶來(lái)較大的經(jīng)濟損失。而導致設備產(chǎn)生故障的關(guān)鍵因素之一就是電動(dòng)機出現問(wèn)題，由于保護措施不到位導致電動(dòng)機停止運轉甚至直接燒毀，從而影響到生產(chǎn)的質(zhì)量和效率。

本文通過(guò)對水泵電動(dòng)機的保護措施的探討和研究，希望能給相關(guān)人員的工作開(kāi)展提供幫助，保障生產(chǎn)過(guò)程中水泵電動(dòng)機的良好穩定運行。并介紹了適合水泵電動(dòng)機使用的SJD550系列電動(dòng)機保護控制器。

關(guān)鍵詞 ：水泵電動(dòng)機、電動(dòng)機、智能保護

一、概述：

目前水泵系統設備上使用的電機，大部分采用熱繼電器，作為電機的過(guò)載保護元件，因其體積小、結構簡(jiǎn)單、成本低等優(yōu)點(diǎn)在生產(chǎn)中得到了廣泛應用。但由于熱繼電器靈敏度低、誤差大、穩定性差，保護不可靠。受環(huán)境、溫度、本身材料等影響，在保護電機方面，已經(jīng)不能適應現代化生產(chǎn)的需要。

二、水泵設備電機損壞原因及改進(jìn)的目的

電動(dòng)機超負荷運轉、在相對潮濕的環(huán)境下工作、散熱出現問(wèn) 題或者電流過(guò)大都有可能導致出現故障，其中對于水泵電動(dòng)機而言，由于設備進(jìn)水而導致其燒毀的比例相對較大。這一方面是由于為了提高傳輸效率或者出于安裝空間的考量大多數水泵電動(dòng)機屬于一體式泵機組合系統，即電動(dòng)機和水泵的葉輪使用的是同一根傳動(dòng)軸，主要是通過(guò)機械密封來(lái)防止水或者其他液體進(jìn)入電動(dòng)機的繞組內，但這種機械密封難以有效地進(jìn)行事前預防，一旦損壞，電動(dòng)機進(jìn)水后必然會(huì )產(chǎn)生故障。另一方面水泵電動(dòng)機的工作現場(chǎng)環(huán)境不可避免地會(huì )接觸到水或其他液體，這也進(jìn)一步加大了其進(jìn)水燒毀的風(fēng)險。

對于一些生產(chǎn)制造型企業(yè)來(lái)說(shuō)，一旦電動(dòng)機停轉或者運轉不正常，都會(huì )影響其產(chǎn)品的生產(chǎn)進(jìn)度和生產(chǎn)質(zhì)量，不僅會(huì )增加生產(chǎn)成本，對企業(yè)長(cháng)久的發(fā)展也極為不利。對電機保護器選型也提出了苛刻的要求。所以在選擇保護器上一定要考慮電機與保護器的合理配用關(guān)系。理想的電機保護器不是功能最多，也不是所謂最先進(jìn)的，而是應該滿(mǎn)足現場(chǎng)實(shí)際需求，做到經(jīng)濟性和可靠性的統一，具有較高的性能價(jià)格比。

三、智能電機保護器的現場(chǎng)應用與選型

以我們用常見(jiàn)的智能型保護器為例來(lái)說(shuō)明，介紹一下電機保護器外部輸入與保護器的配合關(guān)系，以便給選型和使用提供一些參考。

常見(jiàn)的幾種引起電機故障源輸入信號連接方式。主要有：電壓信號輸入、電流信號輸入、零序信號輸入、溫度信號輸入。電源采用交流220V供電，輸出方式直接采用接觸器控制。其他輸入輸出功能備選，如模擬量輸出可直接連接電壓表、電流表,以及作為其他外接設備的驅動(dòng)信號。RS485通訊接口可用來(lái)遠程計算機連接監測控制電機，作為大型設備和危險操作場(chǎng)所是必不可少的。開(kāi)關(guān)量信號輸入可作為電機啟動(dòng)模式選擇，使用比較靈活。作為擴展功能備用。

3.1 欠壓、過(guò)壓、缺相保護

3.1.1 欠壓

當供電系統出現不正常的情況，電壓降低到一定程度，電機就會(huì )出現疲勞、堵轉，達到幾倍的過(guò)電流。有時(shí)，在電壓恢復的瞬間，快要停轉或已經(jīng)停轉的電機同時(shí)運轉，會(huì )導致線(xiàn)路電壓的重新下降，在配電系統中要盡量避免。所以，接入欠壓保護是十分必要的。

3.1.2 過(guò)壓

外因：由雷擊引起。

操作過(guò)電壓：由分閘、合閘等開(kāi)關(guān)操作引起線(xiàn)路電感在器件兩端感應出的過(guò)電壓。

當供電系統中，其相電壓高于我們預設的保護電壓值，保護器動(dòng)作，斷開(kāi)常閉觸點(diǎn)、使KM斷電，主觸頭斷開(kāi)，電機停轉。從而保護電機。

3.1.3 缺相

在水泵系統中，有相當一部分設備采用三相不接地供電。當供電系統中，某一相斷電， 會(huì )使設備電機電流突然增大，使輸入電壓不正常，當電壓值異常于設定值，保護器動(dòng)作。切斷KM接觸器。

3.2 過(guò)流保護

過(guò)流保護是電機保護中的重點(diǎn)，對電機的危害也最大。主要包括過(guò)載、短路、堵轉、三相不平衡等。我們把電流互感器作為檢測和輸入元件。

3.2.1 過(guò)載

如果在某種情況下使電機的實(shí)際使用功率超過(guò)電機的額定功率，則稱(chēng)這種現象為電機過(guò)載。過(guò)載電機的工作電流大于其額定電流，通常在1.5倍以?xún)葢獙僬７秶?。一旦超出正常范圍，保護機構動(dòng)作，切斷接觸器，同時(shí)發(fā)出過(guò)載信號。

3.2.2 短路

三相電機的短路情況復雜一些，有單相接地短路，也有相間短路；單相接地短路時(shí)中任意一相與PE線(xiàn)直接短接了，一般不會(huì )燒毀電機，但是會(huì )在電機外殼帶電，容易造成觸電。另外就是相間短路，有兩相短路，也有三相短路，三相短路電流會(huì )大得多。電機內部短路大都是電機繞組絕緣損壞造成的，絕緣損壞一般是電機長(cháng)時(shí)間過(guò)載運行造成。當電機絕緣破壞、內部匝間短路、接線(xiàn)錯誤等，都將發(fā)生短路現象，瞬間的短路電流使保護器動(dòng)作，避免事故進(jìn)一步擴大。

3.2.3 堵轉

當負載突然增大，電機本身內部問(wèn)題（軸承損壞、掃膛） 、傳動(dòng)機構、變速器等，上述任何一個(gè)環(huán)節出現問(wèn)題，都是導致堵轉的原因。堵轉會(huì )使電機電流持續增加，可達額定電流的7倍，時(shí)間稍長(cháng)就會(huì )燒壞電機，當電流值達到保護器設定值時(shí)，保護器動(dòng)作。

3.3 零序保護

零相序保護輸入端，正常運行的電機電流大小、向量之和等于零，零序互感器二次線(xiàn)圈的電流也為零，當發(fā)生接地故障時(shí)，零序互感器二次線(xiàn)圈將出現較大的電流，發(fā)出信號切斷供電，零序保護主要用來(lái)作為漏電保護。

以上我們只做了幾種常用的保護措施輸入，對一些不經(jīng)常巡視、距離遠、危險場(chǎng)所（如高溫、腐蝕），應配合遠程控制功能，既保證設備的正常運行，又可保證人員的安全，使生產(chǎn)順利進(jìn)行。

對于一般電機，以上保護環(huán)節已經(jīng)基本能滿(mǎn)足現場(chǎng)需要。當然還要考慮到現場(chǎng)環(huán)境， 如現場(chǎng)濕度、環(huán)境溫度，操作端與執行端距離的要求，設備維護周期，對電網(wǎng)波動(dòng)敏感程度等。

經(jīng)過(guò)以上改進(jìn)，使我們能夠提前預知電機運行狀態(tài)，在出現問(wèn)題時(shí)，能夠及早判斷。通過(guò)保護器的回看功能，還能判斷出現問(wèn)題的基本位置，為維修維護提供依據。

四、保護器選擇分類(lèi)

現代智能電機保護器還有很多在實(shí)際生產(chǎn)中需要的功能，如故障記憶功能、遠程通訊、遠程控制、多種啟動(dòng)方式選擇等。

保護器在類(lèi)型上分為：一般普通型、數碼顯示監控型、智能監控中文顯示型。

4.1 一般普通型

結構比較簡(jiǎn)單，主要功能以突出過(guò)載、缺相(三相不平衡)堵轉等故障保護。故障類(lèi)型采用指示燈顯示。

4.2 數碼顯示監控型

數碼顯示監控型保護器， 內部電路運用單片機，采用數碼管作為顯示窗口，智能化綜合保護， 集保護、測量、通訊、顯示為一體。整定電流采用數字設定，用戶(hù)可以自行對各種參數修正。

4.3 智能監中文顯示控型

智能漢字顯示更適合國內，與其他類(lèi)型相比，功能更加完善。此類(lèi)產(chǎn)品對各種參數、狀態(tài)、信息直接在操作面板單元上中文漢顯液晶顯示，使界面更加直觀(guān)醒目，并且支持遠程計算機通訊功能。啟動(dòng)方式有多種選擇，并有存儲回看功能，給后期的維護維修提供了數據依據。

五、保護器在選擇上應注意事項

在選擇保護器的同時(shí)，還要考慮到以下幾種因素：

(1)電動(dòng)機主要參數：主要是功率、電壓、電流、頻率方面,為選型提供依據。 (2)使用環(huán)境因素的影響：主要指溫度、濕度、污染等。 (3)電動(dòng)機使用方向：指拖動(dòng)機械設備要求。 (4)控制系統：控制模式有手動(dòng)、自動(dòng)化程序等工作運行。啟動(dòng)方式有直接、降壓、星三角、頻敏變阻器、變頻器、軟起動(dòng)等啟動(dòng)方式。 (5)安裝要求：在選型上要考慮安裝空間大小，留有足夠的余量，便于散熱及接線(xiàn)、維護、查看方便。 (6)靈敏度要求：是帶載啟動(dòng)還是空載啟動(dòng)，是滿(mǎn)載還是逐漸加載，主要是在電流設定方面要考慮到啟動(dòng)瞬間的電流值與額定電流值之間的時(shí)間差。 (7)其他方面：如生產(chǎn)現場(chǎng)對電動(dòng)機位置的隨意性、啟動(dòng)停止的頻繁程度等。

六、SJD550系列電動(dòng)機保護控制器產(chǎn)品選型介紹

SJD550系列電動(dòng)機保護控制器 適用于額定電壓380v至660V的低壓電動(dòng)機回路，集保護、測量、控制、通訊、運維于一體。其完善的保護功能確保電動(dòng)機安全運行，帶有邏輯可編程功能，可以滿(mǎn)足多種控制方式。該產(chǎn)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?？蛇x配不同通訊模塊適應現場(chǎng)通訊需求。

6.1、功能特點(diǎn)

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

■ 保護功能包括過(guò)載反時(shí)限、接地、起動(dòng)超時(shí)、漏電、欠載、斷相、堵轉、阻塞、短路、溢出、不平衡(電流、電壓)、過(guò)功率、欠功率、過(guò)壓、欠壓、相序、tE時(shí)間、外部故障、起動(dòng)次數限制、運行時(shí)間報警、故障次數報警。

■ 8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(diǎn)。

■ 5路可編程DO輸出，滿(mǎn)足直接起動(dòng)，星—三角起動(dòng)，自耦變壓器起動(dòng)，等多種起動(dòng)方式，可通過(guò)通訊總線(xiàn)實(shí)現主站對電動(dòng)機的遙控“起/停”。

■ 可選配MODBUS_RTU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系統相接，可實(shí)現對現場(chǎng)設備的監控。

■ 具有故障記錄、起動(dòng)記錄、停車(chē)記錄、DI變位記錄和再起動(dòng)記錄等各類(lèi)事件記錄。

■ 顯示界面液晶中文顯示。
 

五、結束語(yǔ)

通常選用電機保護器，要充分考慮到電機的過(guò)載能力，避免損壞。提高可靠性和生產(chǎn)的連續性。力爭做到經(jīng)濟合理。在功能選擇上應綜合考慮到電機的本身的價(jià)值、負載類(lèi)型、使用環(huán)境、占主體設備上的重要程度、停止電機運行是否會(huì )對生產(chǎn)造成影響以及影響的程度等因素。

通過(guò)以上改造，必定能改善供電、用電系統的安全性與穩定性，并且對水泵電氣控制系統的自動(dòng)化水平提高了一個(gè)臺階， 同時(shí)大大降低了維修成本， 提高了電機的運行效率， 增加了經(jīng)濟效益，對水泵電動(dòng)機具有積極的推進(jìn)作用。