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過程和技術特性，分析了在化工裝置、發電廠的應用情況和出現問題的解決對策。

關鍵詞：抗晃電、電機控制器、多地控制、并聯、簡化控制線路。

電源“晃電”一般是指電網由于雷擊、對地短路、發電廠故障及其它內外部故障原因造成的電網短時故障，引起電網電壓短時間大幅度波動，甚至短時間斷電數秒的現象。

隨著電網的發展、系統容量及用電規模的不斷擴大，晃電現象的影響越來越大，波及的范圍越來越廣。由于現代化工礦企業生產裝置的規模越來越大， 晃電持續時間雖然比較短，但對生產的影響卻是十分巨大。瞬間的電壓波動將造成數百臺電動機跳閘、設備停機，電網電壓恢復后電機卻不能自行恢復運行，導致連續生產過程發生紊亂，并有可能造成嚴重的生產及設備事故。對于大型裝置來說，由于設備數量較多，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、農藥等連續生產裝置來說，產生的諸如安全、環保、廢品、原料浪費、產量降低、效益低下等一系列損失是非常巨大的。根據交流電機的運行特性分析， 短時斷電對電機轉速影響非常小，電網電壓恢復正常后，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、現場控制、控制室控制，其控制回路越來越復雜，線路節點較多，故障率非常高。而且由于常規二次控制回路停止和熱保護均采用常閉觸點串聯接法，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，對維修人員的素質也提出較高的要求。

為解決晃電問題，目前國外已經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：電網電壓超低和斷電時間小于整定時間時，只要電網恢復正常，電機將自行恢復原運轉狀態，斷電超過整定時間時，電機不能自行恢復，須按常規進行人工啟動處理。

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場按鈕。減少了系統故障率和維修停工時間。

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

近兩年多來，我們先后在發電廠、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裝置自控系統中上全面設計應用了該裝置，系統有180多臺電機，在長期的工廠運行過程中，設備本身的制造質量經受住了考驗，用戶給予了較高的評價。

試用初期調試過程中發現有的控制器會出現誤動作，繼電器不能正常釋放。經反復檢查設計的邏輯回路、元件選型和安裝接線等, 均未發現不正確的地方。經分析，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繼電器線圈到零線形成通路,一般交流接觸器由于驅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。經過對控制回路進行實際測試，發現在電機控制回路中，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。經過反復試驗，我們調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。

另外還發現與DCS或PLC系統配套使用時，偶爾會出現自鎖現象，經過對電路的深入研究，發現由于DCS和PLC的動作周期比較短(毫秒級)，某些場合電機誤啟動后，控制系統迅速發出保護停車動作，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，產品可靠性較高。

為方便用戶使用和檢修，我們經過反復改進，設計了多款人性化型號產品以適應不同用戶的差異化需求：

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

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、農藥、化肥、醫藥等流程性連續生產裝置的機泵控制，發電廠、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運轉要求較高、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。