【节能学院】浅析ARD3M系列电动机保护器在煤炭行业的实用性

摘要：本文分析了我国煤炭行业的生产现状和发展趋势，并概述了煤炭行业中常见的电机类型和运行特点。并结合ARD3M系列智能电动机保护器，介绍了在煤炭行业内使用电动机保护器对电机进行保护、控制及运维记录的重要性。

关键词：煤炭；马达保护；电动机保护器

概述

煤炭是中国的基础能源，在一次能源构成中占比将近7成。近年来，国内经济稳步发展，中国煤炭工业将在相当长的一段时间里继续保持旺盛的发展趋势，中国煤炭行业的发展前景依旧广阔。但是，在中国煤炭工业取得巨大成就的同时，一些严峻的问题也亟需解决，其中“产能落后，整体技术水平低”和“安全生产形势严峻”这两个问题尤为突出。

当前，煤炭工业的整体生产技术急需迭代升级，现代化的生产工艺要求自动化程度较高，对电机设备的可靠性和稳定性都提出了更高的要求。同时，煤炭行业中易燃易爆场合较多，一旦发生事故后果不堪设想。基于这两大基本现状，低压智能电动机保护器逐步取代热继电器在煤炭行业大展身手，成为保护电机设备、维持生产稳定的中坚力量。

在煤炭行业中，低压电动机用量多、分布广，是生产所需的重要的机械动力来源。煤炭企业为了实现自动化生产，提高生产效率，对电机设备实现遥测、遥信、遥控、遥调、故障诊断和集中控制的需求十分强烈。

煤炭行业电机的种类及特点

以煤炭洗选行业为例，主要的生产动力来源就是交流三相鼠笼式异步电动机，主要的低压电动机负载有：筛子，旋流器，浅槽，跳汰机，离心机，浮选机，压滤机，泵，加压过滤机，浮选柱、犁煤机、破碎机等设备。一般这类电动机都需要具备电流、电压等测量功能以及过载、电流不平衡、断相、短路等通用保护功能，但不同类型的电机，需要的保护、控制功能的侧重点也各有不同。

（1）对于煤泥泵、抽水泵等泵类负载，需要杜绝空转的现象发生。因为一旦水泵空转，就容易产生汽蚀，对泵体和过流件产生损害；空转还会导致水泵的密封形式加速磨损，同时转子部件和泵体会发热膨胀导致转子咬死烧坏电机，所以对于泵类负载都需要进行防空转保护或者低水位停机功能。

（2）煤炭行业还存在诸如皮带机、研磨机等需要进行重载起动的电机负载，此类电机起动阶段电流通常很大，且起动完成的时间也较长，需要在起动阶段提供完善的保护功能，比如堵转保护、起动超时保护等；

（3）煤矿井下，由于巷道狭窄潮湿，电缆和电气设备易发生老化和绝缘材料变质，容易引发漏电事故，而煤炭行业因其环境特殊性，存在大量易燃易爆物质和气体，一旦线路或者设备发生漏电，有可能引发瓦斯或者煤尘爆炸同时造成巨大的生命财产损失，因此煤炭行业对电机回路的漏电保护功能要求严格。

（4）煤矿现场还会有许多无人值守的场合，对于控制的可靠性也有严格要求，一旦发生母线电压暂降就有可能造成不必要的停机，影响生产效率，因此此类无人值守的电机大都需要配置“抗晃电”或者失压重启功能，减少人工检修，保证生产的连续性。

ARD3M系列电机保护器的功能和应用

针对煤炭行业对于电机回路的功能需求，结合在该行业多年的使用维护经验，推荐在煤矿、选煤厂、煤化工等产业中使用ARD3M智能电动机保护器对电机回路进行保护、测量、控制及运维管理。ARD3M系列智能电动机保护器采用分体式结构，适用于额定电压至660V的低压电动机回路，具备电流、电压、功率、电能等完备的测量功能，针对矿井下常用的660V隔爆电机可以直接接入电压，无需加装电压互感器。此外，保护器还提供过载、堵转、断相、电流（电压）不平衡等电参量保护和起动次数限制、运行时间告警等非电参量保护 ，且所有的保护功能都可以自由投退和设置保护阈值，并实时记录已发生的故障参数，方便事故追忆，为检修提供依据。

ARD3M系列电动机保护器还提供10路可编程的开关量输入和6路可编程的继电器输出，满足现场的各类控制、故障输出需求；并内置了逻辑可编程的功能，可实现特殊且复杂的工艺连锁控制，比如液位控制、消防控制等；装置还标配两路Modbus_RTU通讯，满足现场对电机回路电参量、运行状态、故障信息的采集上传，并能接收后台控制指令进行远程启停、复位等动作，针对特殊的总线通讯需求，还具备额外的1-2路Profibus_DP、Modbus_TCP、Profinet通讯模块以供客户选配。

针对上文提到的煤炭行业电机回路的需求，装置提供的功能特点如下：

（1）欠载保护

泵类负载的使用过程中需要避免空转的发生，否则容易造成电机烧毁。欠载保护功能在起动和运行阶段检测电流，判断当前电流是否低于设定的欠载保护阈值，一旦电流低于保护阈值，且持续时间超过设定的保护延时，装置会输出脱扣信号断开接触器，防止水泵长时间空转。使用此项保护功能时，电机额定电流、欠载保护阈值和保护延时需要正确设置，一般保护阈值设置为额定电流的50%以内，延时时间3-5s。此外，现场如有液位控制器也可接入装置的开关量输入，以实现根据水位进行自动开停机。

（2）起动超时保护

电机起动后，首先会进入起动时间，起动时间结束时电流已低于110%的额定电流，则认为是正常起动，反之判断为起动超时，执行脱扣。重载起动的电机尤其需要注意这项保护，常规轻载起动的电机起动时间设置为10s已经足够，而重载起动的电机需视实际情况将保护延时适当延长至15-60s。

（3）漏电保护

装置通过专用漏电互感器采集电机回路的漏电流，当漏电流高于设定的漏电保护阈值时（默认300mA），装置在0.5s内脱扣，漏电保护建议通过跳断路器输出直接分断断路器。

（4）晃电再起动

装置内置抗晃电模块，在母线电压短时跌落或短时中断时，装置还可以通过内部电容供电，维持一段时间的正常工作。装置会先维持原有继电器输出状态，这段时间内电压恢复则接触器自动吸合，电机立即重起；反之装置进入延时再起阶段，此阶段继电器输出恢复至初始化状态，此时电压恢复则执行延时重起，实现电机分批再起动，保障井下电机无人值守状态下的连续运行。

结语

煤炭行业正处于产业升级、资源整合的关键时期，大量的新建项目和改造工程都迫切需求功能完善、质量可靠的电动机保护器。相比于传统的采用热继电器对电机进行保护，智能电动机保护器在保护、控制、运维和通讯等各方面都更加适合当前向信息化、自动化、集成化发展的煤炭行业。本文介绍的安科瑞ARD3M系列电动机保护器，相比前代电机保护产品，在多个维度都进行了巨大升级，对提高煤炭企业生产运行的稳定性和可靠性提供了保障。