电动机电机启动故障探究论文

2022-04-28

摘要:机械电气设备是工业制造行业赖以生存的基础生产设备,这些机械电气设备具有运行功率大、功率高的特点。随着如今工业制造产业制造水平与生产技术的不断完善,机电设备的内部构造越来越复杂,而无论是哪种电气设备,都会不可避免地出现内部构件失效与线路老化等故障问题。下面是小编精心推荐的《电动机电机启动故障探究论文(精选3篇)》,仅供参考,希望能够帮助到大家。

电动机电机启动故障探究论文 篇1:

风力发电机组故障诊断与预测技术研究综述

摘要:风力发电机组运行时间越长,越容易出现故障,因此,风电机组维修问题日益严峻,急需有效的故障诊断与预测技术,本文探究了风力发电机组的故障原因,归纳总结了风力发电机组的故障诊断技术与故障预测技术,以期为相关人员提供参考。

关键词:风力发电机组;故障诊断;预测技术

引言:风能是一种绿色环保可再生能源,风电机组可以将风能转化为电能,因此一般将其安置在风力较大、环境较为恶劣的偏远地区,受到天气和周围环境的影响,风电机组可能会出现一系列故障,而人工检修十分复杂,因此,需要加强对风电机组的故障诊断和预测。

一、风力发电机组故障

(一)葉片故障

风电机组主要由叶片来获得风能,叶片体积较大,长期裸露在外部环境下,工作状态时,叶片承受较大风力,容易出现故障,例如:由于雨雪和雷电的侵蚀,叶片容易被腐蚀,表面粗糙,导致外壳剥落,内部结构松动或出现裂纹,引起叶片动力学不稳固。

叶片变形或者碎裂时,会发出高频声发射信号,此信号可应用于对叶片检测评估。叶片的故障使转子叶片受力不均,影响主轴的稳定性,导致机舱不稳定,进而影响整个风电机组的稳定性。因此可以在主轴上安装传感器,以便接受声发射信号,及时发现机组故障。

(二)电机故障

风电机组中的电机包括机械发电机和电动机。发电机结构复杂,成本较高,直径较大,目前广泛使用的有双馈发电机、异步发电机、直驱式风力发电机、永磁同步发电机等,电动机在风电机组变桨、偏航等系统中被广泛应用。

电机故障包括机械故障和电气故障。机械故障通常由磨损严重、轴承过热、转子间气隙异常等原因造成,电气故障的原因有:三相不平衡、绕阻短路、断路、过热等。通过检测电流、温度和震动可以分析风电机组是否发生故障。

(三)齿轮箱故障

齿轮箱连接发电机和风电机组主轴,将主轴的低转速调高,达到发电机所需转速,齿轮箱中包含一级齿轮和二级齿轮组,其工作强度大、传送复杂、工作条件恶劣导致齿轮箱中润滑系统及转动轴承部分易出现故障。在风电机组运行中,受冲击载荷与交变应力的影响,齿轮容易出现断齿、齿面擦伤、齿轮磨损等故障;轴承容易产生滚道打滑、滚道划伤、跑圈、磨损等故障,一旦齿轮箱出现故障,将会耗费较长维修时间和较高的维修费用。

(四)电气和控制系统

风电机组中电气系统是故障发生率最高的子系统,由于单机兼容的增加,电气系统应用越来越多,故障发生也越来越频繁。电气系统故障是由于震动、湿度过大、过热、过压、过流等因素造成电路板或电子元件失效而导致。

控制系统可以控制风电机组的桨距、偏航、电缆解绕等操作,控制系统中有各类传感器、控制器以及执行机构,控制系统的故障分为传感器故障和其他故障,其他故障包括控制电路板故障、偶然死机等,一般通过控制系统的重新启动可以消除。

二、故障诊断技术

(一)振动信号诊断技术

对震动信号进行分析诊断是目前最广泛的故障诊断方法,通过风电机组中叶片、主轴轴承、齿轮箱等部位的振动信号进行分析,判断风电机组的故障部位及发生故障的危险程度。有专家提出一种小波神经网络法,可以对叶片和齿轮箱的故障进行诊断,根据叶片和齿轮箱微弱故障信号特点,提出一种集平稳子空间分析的连续小波变化和信号分析的方法,有效识别风电机组叶片和齿轮箱的故障特征[1]。

现阶段,针对风电机组的诊断基本是在稳态情况的基础下对振动信号进行分析观察,但实际环境中风电机组的工作是动态的,并且存在较多的不可控因素,因此,仍需进一步的讨论机组振动信号,研究发现新的可行性更高的方法。

(二)电气信号诊断技术

通过电气信号诊断风电机组故障研究较少,一般用来检测电动机故障,但是由于电气信号中故障信号较为微弱,容易被电机本身固有信号掩盖,因此提取有效故障信号十分困难。利用先进信号分析法将故障相关特征从电气信号中分离出来,结合电机模型进行分析诊断,国外科学家通过动力模型,发现了电机系统与电流信号之间存在耦合关系,成功判断出电机故障,利用模型仿真分析齿轮箱与电流信号间的关系,并通过实验进一步的证明,电机的其他关键部位,如转子轴承等也可以通过电流进行故障诊断,国内也有科学家根据电流调制信号诊断出与齿轮相关的故障,利用模量频谱分析方法,通过对转子断条电机的故障进行仿真实验研究,对于电机的故障诊断具有较高精准度。

(三)其他识别方法

分析风电机组产生的信号,在时间和频率上构建高维特征,通过计算机将特征进项融合分析,进而实现对故障的诊断;基于失效物理模型的故障检测方法,是指根据关键物的物理特点与工作环境、工作时间等关系,结合当前设备状况进行预估,估算出设备剩余寿命,并且利用各类数据进行分析,并建立退化模型,预测设备未来某一时刻可能会遇到的故障问题。

三、故障预测技术

随着运行时间的增加,风力发电机组功能必然衰退,机组零件也将出现故障。为确保设备能正常进行工作,避免故障带来的巨大经济损失,故障预测技术引起了人们的广泛关注。

(一)电子系统故障预测方法

电子系统由控制系统传感器、发电机、电气系统等电力方面的子系统构成,随着直驱式风电机组的应用和单机容量的不断增大,电子系统故障发生率越来越高。虽然机械故障需要花费较大维修成本以及停机较长时间,但电子系统故障的发生却更加频繁,同样使维修成本居高不下。电子系统故障通常是由于电流过大散热不好,老化电压过高等原因引起,由于电子系统故障发生时间短,其性能衰退速度快,因此故障预测往往比较困难。针对电子系统的故障原因,有关学者提出了以下方法:①在产品设计时,将内部加入类似保险丝的功能模块进行保护;②在电子系统中植入有自检功能的软件,以便随时进行检测,及时发现故障;③设计模型,在不同的环境下可以预估部件的损伤程度,推测构件寿命。④使用长效晶体管进行加速寿命实验研究,针对其不同环境状况,使用预测算法来推测电子构件剩余的寿命[2]。

根据实验数据分析,可以发现随着电容性能的衰退,电容容量逐渐减小,电容的串联电阻阻值不断增大,因此需加强对电子系统及其关键元件的故障预测。

(二)机械结构系统故障预测

风电机组中的机械结构系统包括:叶片、齿轮箱、轴承等,由于恶劣的工作环境以及需承受较重载荷等原因,机械结构容易发生故障,因此电机组早期故障的探测对提高风电机组的运行有着重要的意义。

目前,有几种对风电机组中机械构件进行探测的方法:①利用逻辑回归模型进行分析,模拟构件性能的退化过程,用当前测得的振动信号和电流型号等,对构件状态进行评估,预测构件的剩余寿命,由此可以反向逆推零件的受损程度。②通过观察测到的构件数据,通过卡尔曼滤波算法进行数据建模,并预测构建的剩余寿命。③根据轴承上的信号探测器分析振动信号,通过扩展卡尔曼滤波技术推测轴承剩余寿命,由此来计算构件故障程度。

当前的预测故障预测工作主要是对装备性能退化数据进行研究,在此基础上进行展开分析,推测装备的故障程度,从而实现对故障的预测,然而风力发电机组的工作状态变化频繁,受力情况较为复杂,构件的性能退化程度存在非线性特征,因此还需要进行更加深入的研究。

结论:随着我国对风能的广泛利用,风电机组的维修技术需要进一步的提高,通过探讨风电机组不同故障传出的不同信号,分析风电机组中电气系统和机械结构发生的故障,及时有效的进行维修,根据预测方法有效的进行故障预测,对风电机组未知故障进行诊断研究,对风电机组的推广使用有重大意义。

参考文献:

[1]杨巍.风力发电机组故障诊断与预测技术研究综述[J].工程建设与设计,2018,000(004):77-78.

[2]邢海军.风力发电机组故障诊断与预测技术研究综述[J].化工管理,2019,000(012):155-156.

作者:郑磊

电动机电机启动故障探究论文 篇2:

机械电气设备故障的应急处理

摘要:机械电气设备是工业制造行业赖以生存的基础生产设备,这些机械电气设备具有运行功率大、功率高的特点。随着如今工业制造产业制造水平与生产技术的不断完善,机电设备的内部构造越来越复杂,而无论是哪种电气设备,都会不可避免地出现内部构件失效与线路老化等故障问题。基于此,本文从常用机械电气设备的启动器、转子回路等部件的运行机理出发,分析机械电气设备的常见故障表现,并进一步提出了机械电气设备故障的应急安全处理措施。

关键词:机械电气设备;工业制造;应急处理

前言:机械电气设备的运行过程中,经常会出现某一部件的老化故障问题,而这种故障问题可能会进一步引发其它关联部件烧毁击穿,甚至还可能会进一步导致工厂用电瘫痪和触电事故。所以探究机械电气设备的故障处理方法,不仅可以有效帮助企业避免设备损坏以及设备停工带来的直接经济损失,对于安全生产管理来说也具有重要意义。从机械电气设备的内部构造来看,多数故障现象都是伴随着一些异常现象出现的,因此若是能及时发现设备的故障问题,并进行维护保养,就能够减少设备烧毁报废的成本损耗问题,避免工业生产过程的直接经济损失以及生产事故。

机械电气设备的故障前兆汇总

1.1电机启动器故障

电机启动器是用于辅助电机启动的设备,在工业生产使用的三相异步交流电动机中,它能实现电机设备的工作面的软停车、软启动、制动保护、过载保护以及欠压保护等多种功能。市面上常见的启动器产品主要分为两种技术类型:一是笼型固态启动器,借助电机工作回路的回馈电压电流信号,通过逻辑变换后,控制三路双向可控硅回路的导通关系,从而实现控制电机输入功率与启动电流的功能。二是液体电阻启动器,这种启动器的功能实现原理是在被控设备的绕组部位缠绕接入特制的液体电阻,内部可以改变电解液浓度来控制两极之间的板间距离,这样能可以让液体电阻在机械电气设备动态参数的运行状态下,始终根据电机最大启动扭矩与最小接入电流的需求提供相应的阻值,实现电气设备的平稳启动功能[1]。而电机启动器损坏通常是由于电阻电容在长期恶劣环境下运行,导致绝缘保护层破损失效,最终导致线圈电流泄漏造成的。若不及时处理,很容易致使电机过载,引起电气设备烧毁甚至是电气火灾。

1.2投切开关故障

投切开关是电气设备上用于直接控制电路通断的电子设备,它的内部构造相比于其他部位来说比较简单,是整个机械电气设备中维修成本最低且最容易维护的部位,但投切开关却是故障频率最高的部位。通常电气设备的投切开关都是通过完成触点的金属片接触或分离动作,实现线路通断控制功能的。这种投切开关往往会由于外力破坏变形、或者金属片之间存在接触断点,导致线路虚接。而开关触点表面由于不良接触加大了自身的阻值,很容易使其表面温度升高,最终直至烧毁损坏。投切开关故障问题会加重机械电气设备的外部负荷,导致电气设备始终处于电流不足、欠压等不良运行工况,那么启动器就会进行欠压保护动作,但这种不良工况并不是持续性的,在机械设备工作振动的过程中,会带动投切开关一同振动,开关的不良触点就会始终在接触与断触两种状态之间不停切换,设备在开关不良触点接触的瞬间,就会通过远超正常值的过载电流,导致设备击穿损坏。

1.3转子回路故障

相比于上述两种故障问题,导致转子回路故障的因素有很多种,如转子某一项安装位置出现滑环异常打火,造成电刷与转子滑环之间周期性接触不良;或者转子出现位置的固定螺丝松动,引起局部线阻急剧加大而过热;再或者转子回路的某一相线或电阻接地等。上述现象都会导致机械电气设备整体负荷加大,运行功率远低于正常值,最终难以完成正常运转的加工动作[2]。

转子回路的另外一种性质的故障问题是过载烧毁,通常见于大电压电机的绕线式电子转机组中。由于其他部位的故障连带反应,导致高压电机的启动瞬间电流增幅速度远高于正常软启动水平。这样电机转组就会在极短的时间内迅速到达正常转速以上,导致转子回路温度异常上升,最终直至设备烧毁。

机械电气设备故障的应急安全处理办法

2.1启动器故障的识别与处理方法

启动器故障问题是整个电气设备维护检修技术中,辨识度最高的故障问题。无论是笼式固态启动器,还是液体电阻启动器,在出现故障现象时整体表现都为线圈大电流通过,所以通常情况下启动器故障的前兆是启动器以及线圈绕组部位温度急剧升高,且多伴随着设备起烟以及烧焦气味的现象。

当发现启动器故障问题时,应急处理方法最妥当的是应当进一步提高继电保护装置的保护定值,尽可能地实现分路保护功能。技术人员可以第一时间通过限制启动器高温条件,降低设备烧毁概率,通常做法是外接一个高温风机来直接降低启动器的温度,而后等设备停转后,再对启动器具体的损坏部位进行检修。可以使用短接法分别绕开启动器的不同构件,如电抗器、电容等,将被测部位的左右两侧电路相接,观察是否仍然存在启动器高温故障问题。若短接被测部位后,电路可以畅通运行,则说明启动器故障部位就在该处。

在对启动器进行维护修复时,除了判明故障点位以外,还应当具体分析启动器的损坏原因,笼式固态启动器的常见受损原因是启动器在潮湿环境下,导致电抗器分流强度过高;液体电阻启动器的常见故障问题是由于真空接触器的触头接触错位,导致动极板之间电流强度异常增长。所以除了拆换修复启动器的损坏部位之外,还要直接从源头处改善启动器工作环境,避免启动器出现异常工况。

2.2投切开关的故障处理

尽管投切开关的拆卸更换是电气设备维护检修工作中难度最低的内容,但这种问题也往往会被技术人員忽略,因为投切开关若是处于不完全变形的状态中,往往都会伴随着其他的异常工况现象出现。所以在平日中应当充分留意机械电气设备的开关部位维护保养,以双投刀式投切开关为例,一旦出现投切开关流通电流超过额定值、开关绝缘部位温度异常升高等问题,或者是肉眼可以观察到的投刀中间相动触头出现烧毁变形时,应当用接线导线连接开关中间的静相触头与电缆,直接缩短机械电气设备内部电机在故障停车工况下的运行时长,从而最大程度弥补投切开关故障导致功率补偿因数的降低程度,避免设备主电机出现欠压运行的不良工况而进一步损耗[3]。并在设备停转后,第一时间将损坏的投切开关从设备上拆除更换。

2.3转子回路故障处理

以电机作为主要驱动力的机械电气设备,无论出现哪种原因导致的转子回路故障问题,都会导致设备运行功率失控,难以完成正常工况下的精度作业。而这种问题若是不能够及时排查解决,在生产中继续应用转子回路存在故障的机械进行生产,那么显而易见的是,工件废品率会久居不下。而这种故障现象,往往需要具备一定设备操作经验的人员来从异常的设备运行状况中发现,如设备响动、不同转速档位的差异现象等。转子回路部位的故障处理往往比较复杂,首先应当从运行与维护环节中,转子某一相位异常接地的现象进行排查,先对转子回路的中性线带电情况进行检查,分析其三相负荷均衡情况。若经过检测发现中性线带电,则说明转子系统中存在某部位异常接地。常见的接地故障主要有刷架、轴引线、励磁电缆、磁极连接线等部位的异常错位,以及线圈绝缘失效问题。上述问题均可以在断开电气设备后,将电机转子系统单独拆下接入独立电源后逐一进行排查。若中性线不带电,则说明转子系统中三相负荷正常,应当进一步排查电刷与滑环之间、或者绕组之间存在不良接触问题。

结语:综上所述,机械电气设备中常见的故障问题主要有启动器故障、投切开关故障以及转子回路故障。在进行机械电气设备的故障应急处理时,无论是设备哪个部位的故障,都应当尽可能地降低设备故障工况下的运行时间,而后根据电气设备的故障现象,分析故障发生的可能原因。而后在设备停止运行的安全状态下,采用外接电源法或者短接法来根据故障分析结果,逐段地进行排查和现场修复。在维护检修工作时,首先应当考虑的是做好安全防护,避免设备故障酿成生产事故,而后是出于经济性考量,在最短的时间内恢复机械电气设备的正常运转功能。

参考文献:

[1]姚海先,刘国强,袁若冰.机械电气设备故障的应急处理[J].现代工业经济和信息化,2021,11(08):215-217.DOI:10.16525/j.cnki.14-1362/n.2021.08.88.

[2]杨志军.机械电气设备故障的原因分析及应急处理策略研究[J].甘肃科技纵横,2020,49(06):44-46.

[3]王启尧,王云恒.机械电气设备故障的应急处理措施分析[J].冶金与材料,2019,39(04):53+55.

作者:周国俊

电动机电机启动故障探究论文 篇3:

低压电机综保在炼化装置中的应用

摘 要:随着电气自动化技术的发展,炼化企业对低压电机的保护、控制、维护管理提出了新的要求。现主要针对低压电机综保的功能和故障案例进行探讨,并探究提高自控设备可靠性的策略。

关键词:低压电机综保;电气自动化;现场总线;终端电阻

1    低压电机综保的功能

电气自动化具有强弱电、模/数、软件与硬件相结合的特点,涉及电力、电子、过程控制、计算机、通信等多个专业,具有交叉学科的性质,现在已经成为生产运行的重要技术保障。电气自动化控制设备的可靠性直接影响着自动化控制系统的稳定性,而电机综保是目前电气自动化中非常重要的电机保护装置。

1.1    低压电机综保概述

传统的低压电机保护,一般以热元件为主,保护功能单一、精度差,而低压电机综保在功能上实现了大幅度的飞跃。低压电机综保采用微机对电动机的运行参数实施监控,它可以对电动机提供过载、过热、外部故障、堵转、缺相不平衡、低电压、过电压、负序、欠载、接地等保护,并有测量、操作控制、自我诊断、运行、故障录波、维修和诊断数据记录功能,可配置现场总线与上位机(DCS等)组成整个自动化系统。

图1为低压电机综保典型结构图。

1.2    低压电机综保与传统保护的区别

如表1所示,低压电机综保对于传统保护来说有了质的飞跃。

Mapping表是综保数据与DCS数据进行关联、交换的一个映射,类似一个翻译的功能。采用通信方式后低压综保可以传输电流/功率这样的模拟量信号,而且可根据需求按实际传输或百分比传输,也可以传输状态、故障,或接收正转、反转、停车、锁定等命令信号。这些数据可根据各企业需求而定制。

1.3    电机综保的部分功能介绍

1.3.1    低电压再启动(抗晃电功能)

炼化裝置对设备的连续稳定运行要求非常高,当电网因雷击、短路或其他原因而发生短时电压波动时,电动机因此停车后,如何在短时间内可靠地恢复生产运行是我们需要解决的问题。而这使用综保功能都很容易实现,只要考虑综保控制电源的稳定,在综保里设置好相应参数,装置就能在电网波动电压恢复到重启动电压定值以上时,根据失电时间确定立即重启、延时重启或不重启。该功能对炼化企业具有重要意义,其能在晃电发生后的极短时间内保证生产设备按优先等级分批重启,减轻事故后果。

1.3.2    电机运行管理功能

利用报警菜单,可根据“设备位号” “时间”“变位信息” “故障类型(Alarm/Trip)”等字段对故障信息进行排序,为故障分析处理带来极大的方便,尤其是在发生系统故障时,有利于找出初始故障点,为快速恢复生产提供技术支持。

低压电机综保除电机保护控制功能外,还能为技术管理人员制定电机维护策略提供详实的数据支持。电机综保可以提供电机的实时电流、热容量、功率、累积运行时间、启动次数等数据,同时可根据需求设定累积运行时间的提示告警,这些信息可以为用户对电机进行维护管理提供详实的历史数据,以便制定具有针对性的维护策略,提高预防性维修的准确性。另外,一些综保还能对各测量值进行录波,为故障判断提供依据。

2    常见故障分析

下面介绍一些典型事故案例,供大家参考。

2.1    通信故障

如果采用通信控制的方式,那么必然要求通信稳定性极高,通信中断不仅会使上位系统无法采集到信息,还会出现失控的状态。因此,在发生通信故障时如何迅速找到故障点成为亟待解决的问题。

经验判断法:依赖运行维护人员的工作经验,通过一些典型故障现象,先初步判断是单点的通信故障还是线路故障,然后逐一排查。一般来说,单一的设备故障大多为综保本身的原因所致,用替换备件的方法来试验。而线路上的故障,需要维护人员对网络的拓扑结构非常熟悉,知道每个分支、节点的作用,必要时也可借助一些诊断软件查找故障点。

一般除因接触不良、断线引起的故障外,另一个需要重视的地方为线路中的终端电阻。Profibus网络连接器已经内置了终端和偏置电阻,通过一个DIP开关接通或断开。网络终端的插头其终端电阻开关必须放在“ON”的位置,中间站点的插头其终端电阻开关应放在“OFF”位置。

虽然每个DP插头都配置有终端电阻,但当最后一个节点因检修隔离时,将引起网络通信异常或无法通信。为了抑制RS485信号的反射和畸变,DIP开关需要置“ON”位,由DP插座上的6脚和5脚提供DC5 V工作电源使终端电阻起作用。当终端站点停电时,将引起网络通信异常或无法通信,所以末端终端电阻必须使用有源终端。如图2所示,当最后一个设备停电检修时,回路中仍然有终端电阻存在,不会影响整个网络的通信。

2.2    固件升级带来的影响

一些低压微机综保因专利保护的因素,其底层一些逻辑功能是不开放的,外部用户不能知悉其中的逻辑功能,则只能使用其上层开放的一些参数配置和典型的应用方案。

案例一:某进口电机综保功能强大,人机界面也非常友好,判断故障查询排序方便,但其内部的逻辑功能是封闭的,用户不仅不能二次开发,甚至对其逻辑功能也无法知悉。

案例二:某企业更换一批旧的综保后,发现新的综保在一些大功率电机上出现一启动就报“接地跳车”的故障,而电机本身并没有故障,换上旧的综保后此故障就不再出现。因没有其底层的数据,只能推测新版本的V2.4e的综保是不是升级后更改了逻辑。发函询问研发人员,果然得到其回复:在V2.4b版本后,接地、不平衡保护等在启动阶段就投入,造成大功率电机尤其是风机类负载启动时保护误动。

解决办法:经厂家确认,新的综保重新刷入旧版的固件配置文件后,故障解除。在此也希望厂家研发人员在更新时注明更新的内容,并告知用户。

2.3    直流接地

控制电源是综保最脆弱的地方,一般多分支接地是因为多个电源点造成了正负电源接地问题。由于自动化系统中每个故障分支都会共享终端系统,所以多分支接地问题查找十分困难。如果出现了一条接地线路,其他支路点依然存在,此时需要对供电系统进行排查,处理十分繁琐[1]。

案例:某低压电机综保采用DC24 V(±12 V浮地)控制电源,由直流屏集中供电。直流屏馈线支路众多,当发生某一回路正接地或负接地时,直流屏就会报警,运行及维护人员需在短时间内查出故障点,否则当发展到正负馈线都接地时,整个24 V系统将崩溃,系统中的低压电机综保都会跳闸。而目前的查找办法还只停留在试拉回路上,需要工艺生产能配合切换负载才行。

3    提高低压电机综保可靠性的策略

低压电机综保作为电气自动化控制设备中重要的一环,受到各方面影响,又因其高度集成化、抗压能力弱[2],并且可能由于一个很小的故障导致设备停止运行,因此要想对其故障进行预防,不仅要考虑传统继保维护策略,还要考虑其外围设施、附近的其他电气设备等等,其中最首要的是在设计阶段就要统筹考虑。

3.1    控制电源的选择

综保的控制电源选择集中供电方式还是独立供电?

集中供电:此方式便于实现低电压再启动功能,不用对每个综保进行单独配置,利于型号图纸统一。但对整个系统风险较大,直流屏故障或者直流母线故障都会造成整个系统的崩溃,而且对于一些需要工作地的负载,用直流屏集中供电也不合适。

独立供电:此方式单个综保故障不会影响整个系统的运行,但如要实现低电压再启动功能,该综保就需要安装抗晃电模块,比集中供电在电路设计上要稍复杂些,而且影响抽屉的互换性。虽然抗晃电模块所能支撑的时间大约也就几秒,但对短时的电网波动还是有效的。

3.2    冗余机制

为了保障控制的可靠性,需应用冗余资源来克服设备故障,这里的冗余技术主要指硬件冗余。

通信能实现以前难以实现的数据远传和遥控功能,但通信质量受太多因素干扰,一旦通信中断,就将十分危险。在设计时应保留部分硬线控制功能,在特别重要的设备上还要保留硬线传输的作用。而对通信要求高、有通信控制要求的场合来说,单通信系统就需要有冗余机制。

以下对通信冗余做一个简单阐述。通信冗余:在设计时配置通信介质的冗余,并采用与其配套的软件检测、信息校验、时间冗余等措施。

(1)Profibus系统。Profibus采用串行通信方式,速度快,但其系统可靠性却由此受到制约,电机综保在整个自动化系统中只是从站的角色,要实现冗余功能,需满足3个条件:

1)至少从站设备上有2个通信口;

2)2个独立的Profibus从站协议栈;

3)一个在2个协议栈之间进行数据与状态信息交换的冗余通道[3]。

满足以上要求的设备非常少,只有少量国外厂商推出过相应产品。

(2)Modbus系统。Modbus所有节点连到一条公共总线上,某个节点故障一般不会影响到其他节点的工作,可靠性高。要满足冗余条件,每个设备也需要有2个通信口,再配合冗余的通信管理机,就能实现比较理想的冗余功能。目前已经有大量国内厂商推出了相关产品[4]。

不管采用何种协议,变电站至仪控中心的长距离通信线都是非常重要的传输介质,长距离应尽量采用光纤通信。另外有一个比较成熟的方式,即在综保与上位机的中间安装特定的网关或者通信管理机,只需要对通信管理机或网关进行冗余配置,这样所花的费用不高,又能达到长线路冗余的作用,而且还能带来另一个好处——仪控中心的上位机只需对这个网关/通信管理机进行访问,这就极大地提高了通信效率,而网关/通信管理机对下游每个综保的通信,因为距离较短,可以采用更高速的通信方式,所有的通信协议转换都可以在通信管理机中实现。

典型的通信结构如图3所示。

通信线的布线方式、与临近的动力线距离、终端电阻、控制回路的阻容吸收、中间继电器的隔离等都关系到设备投运后的稳定性。

3.3    定期维护

这里的“定期维护”并不仅仅指硬件上的维护保养、定期更换,还有一个更重要的方面——软件参数的定期备份。低压综保庞大的数据库如果不进行专业维护,定期更新保存,当有需要时将会非常被动。另外,受系统开发因素的影响,几年前开发的综保监控平台是在当时的计算机操作系统下运行的。而随着计算机本身从32位系统发展为64位系统,工业软件是否能相应升级也成为需要考虑的问题,这一点在设备选型設计时需要有所预判。

4    展望与建议

低压综保已经不算特别新的技术,很多企业早已采用,只是使用深度不同,有的只用了其中的保护功能,有的用到信号传输功能,有的需要远程控制,更深的用到设备管理功能。至于运用到哪一层,需要各企业内部评估,涉及人员、工艺操作习惯、设备管理等众多因素。低压综保的应用关系到整个工艺生产的可靠性,如果人员或现场条件不具备,直接做深度应用,未必能达到相应的效果。

本文还只是对硬件方面的应用进行了讨论,而软件方面涉及不多。对于整个电气自动化系统来说,电机综保的内部逻辑和与外部沟通的协议机制,包括人机界面、数据检索功能等是电机综保运用的核心,这之中更体现出了人的因素和价值,还有待于我们更深入地学习、理解、开发,这对电气从业人员来说又是一个新的探索方向。另外,从设备管理角度上讲,自动化设备的分级管理、专业的维护及使用也对电气从业人员提出了更高的要求[5]。

最后也对设备研发人员提个建议:在研发时充分考虑技术及相关平台的发展,做好将来升级的准备,避免用户被动地整体更新。

[参考文献]

[1] 刘彧挥.电气自动化系统接地问题分析与研究[J].数字通信世界,2019(5):252.

[2] 郑欣.提高电气自动化控制设备可靠性的策略[J].中国新通信,2019,21(10):225-226.

[3] 许小林.PROFIBUS-DP控制系统可靠性技术研究[D].杭州:浙江大学,2003.

[4] 王克静.MODBUS通信冗余系统[J].电器工业,2011(10):59-61.

[5] 赵志兵.电气自动化控制设备故障预防与检修技术[J].城市建设理论研究(电子版),2015,5(34):153.

收稿日期:2020-03-23

作者简介:李潇(1976—),男,浙江宁波人,工程师,研究方向:电气自动化、工程管理。

作者:李潇