涂志燕
安科瑞电气股份有限公司 上海嘉定201801
摘要:介绍了提升机的不同保护措施，分析了电动机保护器对提升机设备的保护范围。针对提升机类的设备提出定值优化和增加DCS系统辅助保护的措施，并对可靠性进行了验证，可以做到更加准确地保护负载设备。
关键词:提升机；电动机保护；DCS辅助保护
0 引言
我公司提升机等设备的电气保护主要由电动机保护器实现，但通过电动机电流间接保护会存在一定的保护范围，如对提升机料斗脱落等故障就无法提供保护。本文分析电动机保护器保护的局限性，介绍了优化的保护措施。
1电动机保护器的主要保护功能
1.1短路保护
短路保护主要针对电动机电缆或绕组出现的短路故障，短路保护动作逻辑见图1。任意一相电流超过设定值就应立即保护动作，所以电流定值一般为额定电流的5~7倍，动作延时0s。提升机在运行时几乎不可能达到相应整定电流，因此该保护仅对电动机具有保护作用，对提升机其他部件没有保护作用。
图1短路保护动作逻辑
1.2过载保护
过载保护是针对电动机电流超过电动机负载能力，且经过一定延时再启动的保护动作，其动作逻辑见图2。电流定值一般设定为电动机额定电流的1.1~1.3倍，延时20~60s。该保护主要也是保护电动机，对提升机其他部件保护作用不大。
图2过载保护和过负荷保护动作逻辑
1.3过负荷保护
过负荷保护是针对负载设备（提升机）超出正常负荷情况下，经过一定延时再启动的保护动作，其动作逻辑与过载保护相同，电流的定值是正常运行负荷下电流的1.1~1.3倍，根据负荷特性延时20~60s。该保护是针对负载设备超出正常运行电流的一种保护，在一定范围内可以保护负载设备。
1.4堵转保护
堵转保护是针对电动机或负载设备出现卡涩堵转故障时，经过一定延时再启动的保护动作，其动作逻辑见图3。电流定值一般设定为电动机额定电流的3~5倍，延时1~10s。该保护与过载、过负荷保护不同，在电动机启动完成后才会投入该保护功能，不用考虑提升机重载启动对定值的影响。同时保护电动机及负载设备。
图3堵转保护动作逻辑
2存在的问题
1）过负荷定值不合理
我公司提升机或胶带机设备由于存在重载启动等特殊情况，所以设备厂家在电动机选型时会考虑到重载情况下的启动能力，比如，一台提升机正常运行电流为100A，空载启动200A，但是重载启动可以达到500A，那么就需要以500A启动作为选型依据，选取额定电流为200A的电动机进行拖动。
但在做保护定值计算时，设备并未投产运行，所以过负荷保护一般是以电动机额定参数作为计算依据。一般过负荷系数在1.1~1.3倍之间，存在重载启动的设备一般会取值1.3倍，那么额定电流为200A的电动机过负荷电流取值为260A。由于过负荷为电流低倍数保护，防止负荷正常波动引起误动作，所以动作延时一般在20~60s之间，时间过长。
2）堵转保护可以优化
堵转保护一般用于设备已经出现严重卡涩或电动机已经堵转情况，所以电流定值设置一般都较大，无法保护一些较小的故障。但是我们可以利用堵转保护是在电动机启动完成后才投入的特点，进一步优化定值，不用再考虑电动机启动电流的影响。
3）负载设备保护过于依赖于电动机保护器不同于风机、水泵等单一设备，提升机或胶带机为复杂程度相对较高的设备，某元件（如料斗、托辊等）发生故障时，往往在电流特征上反映程度较小或传递时间较长，但对设备的伤害却较大。所以可以使用DCS软保护来监控。
3案例分析
2020年6月10日23:56，我公司4线烧成车间入窑提升机发生料斗脱落故障，故障期间投料量及电动机电流变化见图4。由于是个别料斗脱落，电流上升后又迅速回落，电动机保护器未动作。故障发生过程分析如下：
（1）23:56:10，电流145A，投料477t/h，开始出现料斗脱落导致刮擦。
（2）23:56:50，电流158A，投料478t/h，电流开始迅速上升。
（3）23:56:55，电流297A，投料477t/h，瞬时卡涩严重，电流上升至297A，中控开始减料。
（4）23:57:22，电流132A，投料50t/h，减料至低点后，中控又开始重新投料。
（5）23:58:04，电流261A，投料284t/h，中控重新投料至450t/h左右后，电流发生二次快速上升，电流升至261A，磁力耦合器过载保护启动，电流快速下降至72A左右。
（6）23:58:32，电流72A，投料54t/h，中控重新开始投料，但是磁力耦合器已过载脱开，电动机运转但提升机未运转，所以电动机电流不会增长。
（7）00:04:27，电流73A，投料43t/h，停止投料。
（8）00:06:06，电流73A，投料0t/h，停提升机。
电动机保护器主要定值见表1。
表1电动机保护器主要定值
