电机保护器高炉吊车上的应用

电机保护器高炉吊车上的应用

饶朝程 张鑫于

攀钢集团攀枝花钢钒有限公司 617067

摘要：针对于普通型过流继电器存在的缺陷，应用数显式智能电机保护器对三高炉炉前吊车大车走行电机进行保护，使电机在故障电流情况下能够及时的退出运行，避免电机烧损。本文阐述了用智能型电机保护器对大车电机进行保护的电路工作原理，并详细介绍了保护器在三高炉吊车大车电机保护控制中的应用效果。

关键词：高炉炉前 吊车大车 电机过载 电机保护器

1 前言

通常在高炉炉前吊车上，各机构电机的保护采用过流继电器。过流继电器的特点是：阻抗小、导线粗、匝数少，使用时将其串在电动机的供电线路中，当电机通过大于2.25倍额定电流的过电流时，过流继电器作为瞬动元件，它将在很短的时间内作出反映，使电机退出运行，达到保护电机的目的。但在三高炉炉前吊车上实际使用过程当中，却发现过流继电器对吊车大车走行电机的过流及过载都不能很好的起到保护作用，其参数设置不准确、动作时间受温度变化影响较大、不能适应变化了的运行状态等缺点逐一表现出来，致使长期处于过载工作状态下的大车走行电机频繁烧损。电机保护器是90年代后，随着科技水平的发展出现的一种新形式的电机保护元件，为解决三高炉炉前吊车大车走行电机频频烧损的问题，在2011年年末使用在三高炉炉前吊车大车走行上，利用电机保护器实现对三高炉炉前吊车大车走行电机的保护控制。

2 保护器简介

电机保护器系列产品较多，由于三高炉炉前吊车常常处在高温、粉尘、强振动情况下工作，因此选用了国产欣灵公司生产的HHD系列普通数显智能型电动机保护器对三高炉炉前吊车的大车电机进行保护，它具有对工作条件要求不高、操作控制简单、在现场安装接线和替换方便的特点。HHD系列电机保护器内部元器件组成如下图所示：

图1 电机保护器内部组成框图

图中所示HHD型电机保护器的检测原理是通过电磁感应元件采集流经电机的电流信号，经内部的的电子线路或集成电路，根据电机的额定电流整定值来进行处理，保证电机在故障电流情况下受到保护。

保护器除具有对断相、过载、堵转、三相电流不平衡、接地故障的保护功能外，还有故障电流锁存及面板显示、复位功能，它可以区分电机的起动时间和保护器的动作时间，保护输出按反时限特性动作，其保护反时限特性如下图所示：

图2 电机保护器的反时限特性

3 工作原理

应用电机保护器对三高炉炉前吊车大车电机进行保护控制的应用电路如图3所示。原吊车大车电路并未改变，根据保护器的外部端子及穿心式电流互感器的的使用方法，联接至原电路即可实现。

图3 电机保护器在三高炉炉前吊车大车走行上的应用电路

3.1 大车主回路控制

图3所示，M1、M2为两台型号与参数完且相同大车走行电机，通过凸轮控制器QM对其进控制和调整。三相电源经开关QS、线路接触器KM主触头、QM方向主触头和过流继电器FA的线圈送至大车电机定子，在过流继电器与电机定子之间，线缆穿过保护器的穿心互感器孔洞，以便保护器对电机电流进行检测。走行电机配置的二次侧电阻（图略）使电机在起动和调整过程中电流限定在额定电流的2－2.5倍，保护器在投入工作前设定了走行电机的额定电流值，因此对大于电机额定电流的电流值虽表现为故障显示灯频繁点亮，但并不会动作输出，只有在规定的不同时间段内若实际电流值仍等于或大于其额定电流值倍数时，保护器判断为堵转或过载，并及时控制其输出断电器动作于输出，使电机退出运行，对于主电路中出现的单相故障，保护器则会瞬时动作输出。

3.2 保护器输出接点控制

控制电路即是炉前吊车保护电源柜的电气原理图，图3中，各部份保护点均以单点来表示，如各系统（小车、小钩、大钩、大车）零位保护触点QM、过流继电器FA及自锁保护回路（图略）。当急停开关SB3、安全开关XS、吊车零位控制保护点QM及各过流继电器FA在闭合位置时，启动点件满足。这时只要按下按钮SB2后，接触器KM得电，其主触头接通主回路控制电路。保护器的输出接点同样串至回路中的公共部份，一旦保护器控制其分断后，KM失电，分断三相电源，吊车大车电机及其它机构电机均退出运行。

3. 3. 故障复位。

保护器复位操作可由面板上的复位按钮切断电源来进行，一般要求由切断电源进行复位。保护器输入端子1、2端接至主电路电源开关QS下部的U1、V1两相，由此获得保护器的工作电源。当保护器锁定故障并使KM跳闸后，操作人员通过保护器的故障指示来分析故障原因，如可复位则将QS接下再合上即完成复位操作。显然这比用复位按钮复位所花时间要多，但重要的是在这个时间里可了解到产生故障的更多信息，为复位后可能再次出现这样的故障的处理工作作好准备。

4 应用效果

4.1 大车电机的综合保护功能得到扩展

保护器的功能齐全，对大车电机在一般情况下出现的过载、堵转及断相状况下的大电流能够准确、及时的作出反映。在实际应用中，其保护效应得到扩展。

4. 1. 1. 防止双电机同时烧损。

吊车大车是双电机驱动系统，当出现大车走行电机其中一台由于两相断相故障或电机内部绕组瞬时全部烧断损坏后，吊车操作人员为了不影响生产或在不知故障情况下继续使用，则吊车大车处于单电机运行状态，另一台电机长时间通过过载电流，造成电机绝缘老化，进而也会烧毁。而应用电机保护器后如出现上述情况，那么仍继续工作的单台电机相对应的保护器则会及时反映并频繁动作于跳闸，引起操作人员的注意并通知维检人员将故障点及时排除，避免了两台大车电机同时烧损。

4. 1.2 避免其它机构电机受电源缺相故障的损坏。

电源线路单相对电机造成的损坏最为严重，尤其是在电机处于满载工作状况下。三高炉炉前吊车总电源由导电轨道与滑板引入，工作中时常出现两者之间接触不好造成的短时缺相或欠压故障，这时保护器也会瞬时动作跳闸，使吊车上其它机构的电机及时的退出运行起到保护作用。

4.2 提高检修质量和降低劳动强度

高炉炉前工序较为紧凑，吊车停机检修的时间有限，检修工作人员大部份是在吊车工作间隙时维修处理损坏的元器件或线缆，这就难免不出现在恢复过程中诸如线头螺栓没有拧紧、触头安装不符合标准等质量事件发生，更为严重的是甚至会造成元器件再次损坏。应用电机保护器后，由于其控制精度较高，电路存在的问题造成保护器投入运行后频繁跳闸，使工作人员及时的纠正错误，并且在今后的工作中更为细心,提高了作业中的检修质量。而在检修作业结束后的试车中，机电工作人员只需依据保护器显示窗内不间断的实际动态电流值的大小，便可初步判断检修部位是否恢复正常，如：电机更换作业后的电机方向的判断以及电机传动机构是否还存在卡阻等问题，避免因盲目的排查故障原因而造成的劳动增量。

4. 3. 减少设备巡检人员工作中的危险性

炉前吊车的作业环境十分复杂，经常出现的铁口大喷或铁水沟铁水飞濺使出铁场上部空间温度可瞬时升至100℃以上，并且由于烟尘笼罩，可视距离几乎为零，因此设备巡检人员在处于炉前出铁场上部的吊车上进行设备检查工作的危险性很大。以往巡检人员如需了解电机的运行情况或电路工作状态，则会在吊车运行中在吊车大梁平台上采用卡表对线缆各部进行电流测量，有时为查找软性故障甚至还会长时间“跟车”监测，这就增加了危险性，而应用电机保护器后，工作人员就可在操作室得到较多的电机运行信息，通过保护器直观的动态电流监测显示使得巡检工作变的较为较为快捷，并且保护器对故障类型的准确判断让电路中存在的隐性故障查找更为容易。

5结语

数显智能电机保护器作为一种技术措施在我厂工作环境恶劣的炉前吊车上使用尚属首次，电气工作人员在掌握上必须有一个陌生到熟悉的过程，虽未能充分发挥其功效,但从2011年10月应用至今,其良好的保护特性，使大车电机烧损的台数由相同时间段烧损45台降至8台，收到了满意的效果，并且此类电子器件在炉前吊车上对安装位置的要求，后期的调试和维护工作经验为今后我厂在吊车上应用成套大型电子控制装置进行控制改造提供了可靠的工作依据。

参考文献:

王兰君,张景皓,黄海平编.新编电工实用线路200例.北京:人民邮电出版社,2006

胡幸鸣 电机及拖动基础.北京:机械工业出版社,2002

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