ARD智能电动机控制器在苯乙烯生产过程中的应用

缪建梅
安科瑞电气股份有限公司，上海 嘉定

摘要：本文着重介绍安科瑞电气有限公司的ARD智能型电动机控制器在低压电动机保护、通讯等方面的应用，供工程设计中参考。

关键词：低压电动机保护、通讯。

在现代的工业过程中，电动机作为一种拖动的机械，成为所有动力机械的不可缺少的设备。随着科学技术的不断进步，计算机技术和网络技术不断的完善，迫切需要开发和完善电动机控制与保护设备，从而实现对生产过程和大型机械的遥信、遥测、遥调、遥控、故障诊断以及集中监测等功能。

化工行业是我国的重要的基础行业，在国民经济中具有重要的战略地位。行业特点本身特点为易燃易爆的工作场合较多，属于事故多发行业，化工行业满负荷、大通量连续的运转，因而对电动机使用的可靠性和稳定性要求极高，一旦发生故障，必须马上找出故障原因及时排除，以保证连续的生产。

江苏某化工企业经过多年尝试和反复实践试用，最终选择了一种新型ARD智能型电动机控制器，作为电动机的保护元件，并取得了一定的使用经验。特别是该企业在25万吨/年苯乙烯项目中，在低压配电系统中使用了ARD智能型电动机控制器，不但有效的降低了电动机的故障发生率，彻底取代了热继电器，同时利用先进的计算机网络技术和通讯技术，实现了全厂电动机的自动化控制，并取得了显著的经济效益。

该化工企业生产从粗苯加氢开始，粗苯加氢生产出的苯用于生产苯乙烯、顺酐、富马酸，该企业属易燃易爆、大通量、满负荷的连续运转性生产企业。该公司的低压厂用电系统中的许多电机在工艺要求上是不允许跳闸停车的，部分关键电机一旦跳闸停机，将可能造成整个工艺瘫痪等事故，不但给企业带来巨大的经济损失，而且容易造成人员伤亡。

在实际运行中，当电动机发生故障需及时查找原因并排除故障，这时靠人到现场查找原因当然也可以，只是要花费很长时间，而采用ARD智能型电动机控制器的通讯功能在最短的时间内发出报警指令告知电气工程师，到现场后通过ARD智能型电动机控制器的故障记录功能可以很容易找到故障原因及时恢复生产；

所以苯乙烯厂对电动机两大必不少要求如下：

1．电动机保护、故障记录功能。

2．通讯功能。

ARD智能型电动机控制器是最近十几年才发展起来的一种新型数字式低压综合电动机保护装置。它集成了过载、欠（轻）载、阻塞/堵转、三相电流不平衡等保护功能；还集成了测量、故障记录、控制（直接起动、双向起动、双速起动、星三角起动、抗晃电起动、欠压失压重起动）等功能。

该装置具有控制精度高、节电、保护动作灵敏、工作可靠等优点，是替代热继电器的理想产品。

其基本工作原理如下图:

（1）保护功能

ARD智能型电动机控制器具有过载、欠（轻）载、阻塞/堵转、三相电流不平衡、起动加速超时、接地/漏电、欠/过压、欠功率等保护功能。

ARD装置通过装在柜门上的显示模块，实时的显示当前电动机的运行情况和三相电流；当电动机发生任一故障时，装置延时一段时间后断开主接触器，电动机停车，显示模块上实时显示当前发生的故障信息（故障原因、故障时间、故障时电动机电流电压值）。

带通讯功能时还可以通过通讯将保护数据实时传送到计算机后台系统中进行监控管理。

ARD智能型电动机控制器的漏电保护功能在化工行业中有非常重要的使用价值，它解决了电气维护人员经常到电动机旁用“摇表”测绝缘的问题，既保证了电动机设备的安全，又保证了生产连续运行。

（2）测量功能

ARD智能型电动机控制器可以对当前电动机回路的三相电流、三相电流不平衡、接地电流、电压、功率、功率因数、频率、电能进行测量，并且实时的在盘柜的显示模块上显示。带通讯功能时可通过通讯将实时数据传送到计算机后台或者SCADA系统中进行监控管理。

(3）控制功能

ARD智能型电动机控制器可以满足各种起动方式，如直接起动、双向起动、双速起动、星三角起动、自耦变压器降压起动和晃电、欠压失压重起动控制方式。

ARD智能型电动机控制器支持9路开关量输入，5路继电器输出，可以在盘柜上方便的进行起、停、调试等工作，带通讯功能时还可以通过计算机后台实现“四遥”功能，对电动机进行监视管理。

（4）在线监视功能

电气工作师站操作人员可以在后台系统上，完成所有保护整定数据的查看、修改设定。并且可在线监测电动机的运行情况和供电电源的质量，及早的发现问题。同时后台系统强大的管理功能可以有效的实时记录各台电动机的型号、历史维护记录、故障波形，为保证工艺系统的安全生产提供了有力的依据。

（1）安装方便易于现场巡检

按安装形式分：ARD智能型电动机控制器分为一体式和分体式两种。

目前使用MCC马达控制中心柜大多采用的是抽屉柜，少数采用控制箱。

分体式安装是由ARD装置主体、显示模块组成；一体式安装是ARD装置主体、显示模块是一体的。

在实际工程中普通采用的是分体式安装，把显示模块安装在比如MNS抽屉柜面板上，这样既简化了开关柜内的接线，又实现了即插即用功能（用户可在线更换显示模块）。通过这样设计使用户在使用时对当前的电机运行状态一目了然，大大的方便了用户的巡视和维护。

对那些电动机要求不高的地方，也可采用一体式安装的产品。

（2）通讯组网便于后台管理

在化工行业的工程中，对电动机设备的自动化要求较高， ARD智能型电动机控制器提供了RS-485通讯（Modbus-Rtu通讯协议）接口，为电气操作与工艺控制人员通过计算机后台在线浏览生产情况提供了方便。

把所有的ARD智能型电动机控制器、AM5中压保护装置、ACR多功能电力仪表及其它具备通讯协议的产品并联在一起组成现场总线的网络结构。如下图所示，网络结构由站控层、通讯层、现场层组成，其中ARD智能型电动机控制器属于现场层设备。

ARD智能型电动机控制器联到以上的网络时，将给苯乙烯厂的自动化带来优势如下：

a. 使系统信息集中

电气工程师可以通过抄表的方式采集各个装置节点的参数，如：电动机电流、电压、电动机运行情况、电能等，有了这些信息用户便可实时对各个设备的电动机运行情况进行分析处理。

b. 便于管理

通过自动化系统对各个段电动机集中采集且把这些数据进行存储，自动生成各种报表，如日报，月报，年报等，可以对电动机的时段运行情况进行分析，从而为电气工程师检查电动机故障提供了有利的数据。

c. 进一步提系统高可靠性

现场总线的配电系统来说，电动机的保护功能由分散于现场的ARD智能型电动机控制器来完成，对系统网络没有任何直接的依赖性，而通过网络可以实时监测系统中各个设备的保护运行情况，因此架构了网络的配电系统，其可靠性进一步提高。

（3）故障记录便于现场问题分析

在化工行业中，电动机发生故障后，应及时的把备用电动机投上而不影响运行机制。对出现问题的电动机应及时处理以确保连续生产，早期的处理方法需要花大量的人力物力还需要一定的时间才能分析出来，不便于应用。而ARD智能型电动机控制器强大的故障记录功能为维护人员节省了大量的时间，提高了生产的效率。

六、ARD电动机保护器选型

ARD2F型号如下所示：

图3 ARD2F型号说明

表1 额定电流

保护器额定电流	变比设置	互感器一次侧圈数	适用电机范围（kW）	可整定电流范围(A)
1	支持	5圈	0.12-250	0.1-999
5		1圈	0.12-250	0.1-999
1.6	不支持	1圈	0.12-0.55	0.4-1.6
6.3		1圈	0.75-2.2	1.6-6.3
25		1圈	3-11	6.3-25
100		1圈	15-45	25-100
250		1圈	55-132	63-250
800		1圈	160-250	250-800

表2 额定电流附加说明

注：表2数据适用于AC400V，50Hz，1500转/分的四极鼠笼式电动机

表3 附加功能代码

附加功能		代号	附加功能	代号
起动控制（包含K功能）		Q	漏电保护	L
开关量输入		K	4～20mA模拟量输出	M
温度保护		T	失压重起（抗晃电）	SU
报警（可编程输出）		J	SOE事件记录	SR
通讯接口	Modbus_RTU	C	电压功能(相序、功率、功率因数)	U
	Profibus_DP	CP
	DeviceNet	CD	tE时间保护	tE

注：1、带有起动控制时，保护器最多提供2个起动继电器用于顺序控制外部2个接触器的闭合/断开，从而实现电动机的不同起动方式（如Y-?转换起动、正反转控制，自耦降压起动等）；

2、温度保护的测量范围：热电阻100Ω～30kΩ；

3、对于无显示要求的客户，必须在一批订单中订购一个90FL显示单元，作为调试使用。

表4 显示方式

代号	规格
90FL	LCD液晶显示模块尺寸为90×70，开孔86×66（单位mm）

参考文献：《ST500智能电动机控制器在碱厂的应用》