鮑曙光，喬恒新，劉璇

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SRE型智能速度繼電器在旋轉(zhuǎn)機(jī)械轉(zhuǎn)速監(jiān)控和保護(hù)中的應(yīng)用

鮑曙光，喬恒新，劉璇

（武漢船用電力推進(jìn)裝置研究所，武漢 430064）

介紹了智能速度繼電器的功能和特點(diǎn)，以及在旋轉(zhuǎn)機(jī)械轉(zhuǎn)速監(jiān)控和保護(hù)中的應(yīng)用，對(duì)旋轉(zhuǎn)機(jī)械的安全運(yùn)行和工業(yè)生產(chǎn)有一定的現(xiàn)實(shí)意義。

智能速度繼電器 旋轉(zhuǎn)機(jī)械 監(jiān)控和保護(hù)

0 引言

船舶、火車(chē)上的大中型內(nèi)燃機(jī)、燃?xì)廨啓C(jī)、電機(jī)需要運(yùn)行在安全的轉(zhuǎn)速范圍內(nèi)，電廠(chǎng)、石油、化工等單位的轉(zhuǎn)動(dòng)機(jī)械的轉(zhuǎn)速必須保持在理想的確定范圍內(nèi)，冶金、造紙、紡織等行業(yè)的轉(zhuǎn)動(dòng)機(jī)械的轉(zhuǎn)速過(guò)高或過(guò)低都會(huì)影響產(chǎn)品的質(zhì)量。因此這些旋轉(zhuǎn)機(jī)械的轉(zhuǎn)速必須得到穩(wěn)定、精確的監(jiān)測(cè)，SRE型智能速度繼電器的功能能夠滿(mǎn)足這些要求。

SRE型智能速度繼電器應(yīng)用微處理器對(duì)轉(zhuǎn)速信號(hào)進(jìn)行處理，測(cè)量準(zhǔn)確、性能穩(wěn)定，能根據(jù)用戶(hù)的需要進(jìn)行擴(kuò)展。該繼電器具有轉(zhuǎn)速測(cè)量、轉(zhuǎn)速監(jiān)控、三級(jí)報(bào)警、超速保護(hù)、顯示設(shè)定的超速臨界值等功能。

1 SRE型智能速度繼電器簡(jiǎn)介

1.1 功能和特點(diǎn)

a）輸入信號(hào)類(lèi)型為PNP或者NPN脈沖方波、正弦波；

b）具有瞬時(shí)速度測(cè)量和顯示功能，最大測(cè)速9999 rpm，四位數(shù)碼管數(shù)字顯示；

c）雙排顯示器，可同時(shí)顯示所設(shè)定的最高報(bào)警轉(zhuǎn)速值，方便查看設(shè)置是否正確；

d）具有快速及高級(jí)兩種編程模式，適合不同人員操作需求；

e）報(bào)警功能：可同時(shí)設(shè)定三個(gè)報(bào)警數(shù)值，并相應(yīng)有三個(gè)繼電器報(bào)警輸出接點(diǎn)。當(dāng)所測(cè)轉(zhuǎn)速超過(guò)任一路報(bào)警設(shè)定值，相應(yīng)報(bào)警指示燈亮，相關(guān)繼電器觸點(diǎn)輸出開(kāi)關(guān)量信號(hào)，保護(hù)被監(jiān)控設(shè)備；

f）用于失速監(jiān)測(cè)功能時(shí)，使用啟動(dòng)延時(shí)開(kāi)關(guān)輸入接口，同時(shí)支持開(kāi)關(guān)和延時(shí)兩種啟動(dòng)控制方式；

g）可通過(guò)輕觸式按鍵直接現(xiàn)場(chǎng)設(shè)置參數(shù)，操作簡(jiǎn)單直觀(guān)，無(wú)需重新拆裝，無(wú)需連接電腦；

h）快捷鍵設(shè)計(jì)，方便查看參數(shù)設(shè)置是否合理；

i）可記憶及顯示累計(jì)運(yùn)轉(zhuǎn)時(shí)間；

j）可記憶及顯示歷史最高轉(zhuǎn)速及最高報(bào)警繼電器號(hào)，方便事后核查；

k）屏保設(shè)計(jì)，可關(guān)閉顯示器，減少電流消耗，提高長(zhǎng)期無(wú)人值守運(yùn)行的可靠性；

l ) 傳感器線(xiàn)路異常監(jiān)測(cè)與報(bào)警功能；

m) 完全電隔離。

1.2 性能參數(shù)

SRE型智能速度繼電器性能參數(shù)如表1。

1.3 設(shè)定參數(shù)

SRE型智能速度繼電器參數(shù)根據(jù)實(shí)際使用場(chǎng)合如表2設(shè)定。

2 應(yīng)用實(shí)例

下面的實(shí)例是基于SRE型智能速度繼電器在某直流推進(jìn)系統(tǒng)中的應(yīng)用。

直流推進(jìn)系統(tǒng)的勵(lì)磁電源、勵(lì)磁裝置故障，或操作者操作不當(dāng)導(dǎo)致勵(lì)磁電流迅速減小，致使直流電動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)速快速上升超過(guò)其承受值，必然出現(xiàn)嚴(yán)重的后果。特別是在空載狀態(tài)，電樞電流較小，靠檢測(cè)電樞電流來(lái)判斷系統(tǒng)故障已經(jīng)失效。因此通過(guò)檢測(cè)直流電動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)速是否超過(guò)其安全轉(zhuǎn)速來(lái)決定是否停車(chē)是保證推進(jìn)系統(tǒng)安全的有效途徑。

2.1 直流電動(dòng)機(jī)超速保護(hù)方案設(shè)計(jì)

直流電動(dòng)機(jī)超速保護(hù)方案組成如圖1。齒輪碼盤(pán)裝在電動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)子軸端，齒輪齒傳感器的感應(yīng)端面與齒頂間隙為1～2mm。速度繼電器裝在控制系統(tǒng)操作面板上，作轉(zhuǎn)速顯示和超速保護(hù)用。

2.2 直流電動(dòng)機(jī)超速保護(hù)電路設(shè)計(jì)

直流電動(dòng)機(jī)超速保護(hù)電路設(shè)計(jì)如圖2。

注：SR—齒輪齒傳感器； KV—速度繼電器；H—報(bào)警指示燈；HA—報(bào)警蜂鳴器；K—中間繼電器；QFMY—電樞斷路器脫扣線(xiàn)圈。

速度繼電器接收到齒輪齒傳感器傳來(lái)的信號(hào)，經(jīng)過(guò)處理和計(jì)算，換算為轉(zhuǎn)速信號(hào)，一方面顯示在面板上，同時(shí)與超速設(shè)置閥值比較，超過(guò)閥值即報(bào)警輸出。指示燈H作光報(bào)警，蜂鳴器HA作聲報(bào)警，中間繼電器K接通電樞斷路器脫扣線(xiàn)圈，斷路器跳閘，電動(dòng)機(jī)即時(shí)停機(jī)，保證了電動(dòng)機(jī)的安全。

2.3 超速保護(hù)電路接線(xiàn)注意事項(xiàng)

超速保護(hù)電路作為二次回路，其保護(hù)功能的實(shí)現(xiàn)與正確的布線(xiàn)密不可分。主要有以下注意事項(xiàng)：

a）選用與使用環(huán)境相適應(yīng)的電線(xiàn)、電纜、接頭等；

b）信號(hào)測(cè)量回路是弱電信號(hào)，為防止受到干擾，應(yīng)采用屏蔽電纜，電纜應(yīng)盡量地短，屏蔽層可靠接地；

c）傳感器的紅、白、黑三色線(xiàn)對(duì)應(yīng)速度繼電器的“+” 、“0” 、“-”信號(hào)端子，不可交叉接錯(cuò)。

2.4 直流電動(dòng)機(jī)超速保護(hù)波形圖

圖3為某直流電動(dòng)機(jī)空載運(yùn)行超速保護(hù)時(shí)的波形圖。

注：Ch13—電樞電壓（電樞反電勢(shì)）；Ch14—電樞電流（空載）；Ch15—?jiǎng)?lì)磁電流。試驗(yàn)?zāi)M誤操狀態(tài)，快速減小勵(lì)磁電流，隨后電動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)速快速上升，至超速設(shè)置閥值時(shí)，速度繼電器準(zhǔn)確報(bào)警輸出，控制系統(tǒng)跳閘，電動(dòng)機(jī)停機(jī)。

3 結(jié)束語(yǔ)

SRE型智能速度繼電器體積小、重量輕、安裝簡(jiǎn)便，其精確的測(cè)量、穩(wěn)定的性能能夠?qū)崟r(shí)監(jiān)測(cè)旋轉(zhuǎn)機(jī)械的轉(zhuǎn)速，為旋轉(zhuǎn)機(jī)械的安全運(yùn)行提供了可靠的保護(hù)。其應(yīng)用到某直流推進(jìn)系統(tǒng)中后，獲得了用戶(hù)的好評(píng)。

[1] 李浚源等. 電力拖動(dòng)基礎(chǔ). 武漢：華中科技大學(xué)出版社，2002.

[2] 劉迎春等. 傳感器原理、設(shè)計(jì)與應(yīng)用. 長(zhǎng)沙：國(guó)防科技大學(xué)出版社，1997.

[3] 蔡仁鋼. 電磁兼容原理、設(shè)計(jì)和預(yù)測(cè)技術(shù). 北京：北京航空航天大學(xué)出版社，1997.

Applications of SRE Programmable Speed Relay to Monitoring and Protection Rev of Rotating Engines

Bao Shuguang, Qiao Henxin, Liu Xuan

(Wuhan Institute of Marine Electric Propulsion, Wuhan 430064, China)

TM581

A

1003-4862（2014）09-0001-03

2014-07-15

國(guó)家科技支撐計(jì)劃項(xiàng)目（2012BAG03B01）

鮑曙光（1975-），男，高級(jí)工程師。研究方向：電力系統(tǒng)和電力傳動(dòng)。