電動機晃電智能自啟動控制技術及應用

【摘 要】對于石化企業(yè)來說，供電系統(tǒng)的可靠性至關重要，由于電網晃電極易導致低壓電機停車，所以極易影響整套裝置非計劃停車事故發(fā)生，從而影響生產裝置的平穩(wěn)運行造成經濟損失。本文從實際操作的角度，分析電動機群晃電智能自啟動控制技術的控制原理和設計原理。

【關鍵詞】電動機；電網晃電；自啟動；控制原理

一直以來，困擾眾多連續(xù)性生產企業(yè)的問題就是如何才能高效率地避免因電網晃電所引起的裝置停車、生產停止等，為了有效解決這一問題，越來越多的專家學者開始研究電動機晃電自啟動技術，其應用一方面可以應對實際中存在的因電網晃電引起的電動機停車事故，另一方面還可以根據負荷的重要程度分批啟動晃電停車的電機，以預防裝置的非計劃停車障礙。本文以揚子石化煉油改造裝置的電動機群晃電自啟動控制系統(tǒng)為例，深入探討其控制原理。

1.電動機晃電概念簡介

晃電，也就是電網閃爍，是由于種種原因造成供電母線暫時失壓的常見故障，通常由于供電系統(tǒng)受雷擊或設備故障等原因所致。供電網絡中通常發(fā)生的晃電有兩個特質：一個是短暫性，大致持續(xù)1-2秒鐘，甚至更短。一個是突發(fā)性，沒有任何預兆地發(fā)生。盡管又短又快，但危害程度極高，因為接觸器是控制低壓電動機的開機或停機的，所以一旦供電系統(tǒng)短時失壓，接觸器便會立即跳閘，導致電動機停止正常運轉，等到晃電結束電網正常后，傳統(tǒng)的依靠人力啟動會耗時較長，通常會引起供電系統(tǒng)非常規(guī)運行或生產裝置停車等情況，導致不必要的經濟社會甚至企業(yè)形象影響。

揚子石化煉油改造裝置電動機群晃電自啟動的控制系統(tǒng)通過結合工控機、網絡通訊、PLC等先進技術，從而完成了電網晃電后的低壓電動機群的智能自啟動，這是一種既能監(jiān)控和記錄電動機運轉狀態(tài)，又能快速采集晃電失壓故障和電網的波動信息的控制系統(tǒng)，當電網失壓故障出現時，能快速檢測電網情況，在供電網絡安全的情況下，只要一恢復正常，系統(tǒng)就能快速按照之前已經設定好的時間間隔將電動機自動地分批啟動，以最大限度地減少系統(tǒng)恢復時間。

2.電動機晃電工作原理

控制系統(tǒng)是由檢測元件、數臺PLC、PLC工作站、一臺工控機和通訊網絡組成。根據供電系統(tǒng)的要求和生產工藝設備的分布，一臺PLC監(jiān)一段低壓母線，并由PLC監(jiān)控母線的供電情況，在設置PLC工作站時，為了使電動機更好地運轉，應該依據母線所供電機的分配進行。信息的傳遞由主PLC和工作站完成，工控機的信息傳遞則由各母線的PLC實現，由此可見，所有信息的收集、計算、控制、判斷等都必須由PLC進行，上位工控機則負責所有信息的存儲、查詢、控制等。

整個系統(tǒng)的控制工程主要體現在以下方面：當母線的電流值、電壓經過電量的轉換模塊轉換后，由該段母線的PLC進行監(jiān)控和采集，相關工作站或PLC本體采集本母段線的各發(fā)動機是否在使用。當沒有捕捉到電網失壓信息時，PLC采集的信息會在刷新之前被傳送到上位工控機，在這一過程中，一旦母線有失壓現象發(fā)生， PLC則迅速采集并存儲失壓前和失壓時的各種信息，并不會進行刷新，以便為自啟動提供控制依據。接著PLC會持續(xù)監(jiān)控母線情況，一旦其恢復到原本設定值，便能判斷出是事故還是晃電。如在自啟動范圍內，則執(zhí)行自啟動程序，這是一種在電網允許范圍內，電動機分批進行自動運轉的過程，這一過程必須按照原本設定的順序、間隔時間、批次、失壓前狀況等進行。自動控制過程完全由PLC完成，由PLC及其工作站的輸出端口經繼電器控制器完成電機的啟動。

3.技術參數

（1）無故障時間10萬小時。（2）每臺PLC檢測其母線及其備用母線的兩相電流、三相電壓以及母聯(lián)的兩相電流，誤差必須小于等于3%左右。（3）控制信號輸出繼電器動作時間必須小于等于50ms。（4）電網參數及受控電機工況檢測周期為小于等于100ms。（5）失壓事件捕獲時間：大于等于120ms的失壓事件均可以可靠捕獲。失壓所歷時間記錄誤差必須小于等于100ms。（6）系統(tǒng)配置：PLC：SIMATIC S7-300系列，工控機：臺灣研華P4標準配置，通訊網絡：PROFIBUS-DP。

4.系統(tǒng)的功能實現

（1）對每臺電機的啟停狀況進行實時地監(jiān)測、記錄、存儲和查詢。（2）對于各段母線的電流和電壓進行實時監(jiān)測、記錄、存儲和查詢。（3）及時捕捉每段母線出現的失壓情況，并記錄失壓時間和恢復時間，由此判斷是屬于故障還是晃電，是否進行自啟動程序。（4）依靠上位工控機對PLC進行設定，主要包括①各母線額定電壓、電流。②各母線電流的互感器變比。③各母線允許自啟動的電壓、電流。④每臺電動機的啟動批號、編號、間隔時間。⑤每臺電動機的啟動電流，額定電流。⑥允許自啟動的失壓時間。⑦每臺電機允許啟動時間。⑧自啟動的分組及啟動順序。（5）自啟動后，自動檢查電動機的工作狀態(tài)與失電前是否一致，若不一致予以報警。（6）按設定順序自動啟動，或依靠上位工控機手動啟動電機。（7）系統(tǒng)配備兩回路自動切換供電和UPS電源。（8）系統(tǒng)具有脫線試驗和自檢功能。（9）對關鍵的電機進行升溫、電流的實時查詢、監(jiān)測和報警。

5.結語

隨著經濟的不斷進步和發(fā)展，電網晃電市場的競爭日益激烈，越來越多的石油化工等連續(xù)性生產企業(yè)開始重視生產裝置供電的穩(wěn)定性和安全性，電動機晃電自啟動技術也伴隨于此發(fā)展起來，隨著技術的不斷成熟完善，電動機晃電自啟動技術的應用定會有更大市場。

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