SRE型智能速度繼電器在旋轉機械轉速監(jiān)控和保護中的應用

鮑曙光，喬恒新，劉璇

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SRE型智能速度繼電器在旋轉機械轉速監(jiān)控和保護中的應用

鮑曙光，喬恒新，劉璇

（武漢船用電力推進裝置研究所，武漢 430064）

介紹了智能速度繼電器的功能和特點，以及在旋轉機械轉速監(jiān)控和保護中的應用，對旋轉機械的安全運行和工業(yè)生產(chǎn)有一定的現(xiàn)實意義。

智能速度繼電器 旋轉機械 監(jiān)控和保護

0 引言

船舶、火車上的大中型內(nèi)燃機、燃氣輪機、電機需要運行在安全的轉速范圍內(nèi)，電廠、石油、化工等單位的轉動機械的轉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)的轉動機械的轉速過高或過低都會影響產(chǎn)品的質量。因此這些旋轉機械的轉速必須得到穩(wěn)定、精確的監(jiān)測，SRE型智能速度繼電器的功能能夠滿足這些要求。

SRE型智能速度繼電器應用微處理器對轉速信號進行處理，測量準確、性能穩(wěn)定，能根據(jù)用戶的需要進行擴展。該繼電器具有轉速測量、轉速監(jiān)控、三級報警、超速保護、顯示設定的超速臨界值等功能。

1 SRE型智能速度繼電器簡介

1.1 功能和特點

a）輸入信號類型為PNP或者NPN脈沖方波、正弦波；

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

c）雙排顯示器，可同時顯示所設定的最高報警轉速值，方便查看設置是否正確；

d）具有快速及高級兩種編程模式，適合不同人員操作需求；

e）報警功能：可同時設定三個報警數(shù)值，并相應有三個繼電器報警輸出接點。當所測轉速超過任一路報警設定值，相應報警指示燈亮，相關繼電器觸點輸出開關量信號，保護被監(jiān)控設備；

f）用于失速監(jiān)測功能時，使用啟動延時開關輸入接口，同時支持開關和延時兩種啟動控制方式；

g）可通過輕觸式按鍵直接現(xiàn)場設置參數(shù)，操作簡單直觀，無需重新拆裝，無需連接電腦；

h）快捷鍵設計，方便查看參數(shù)設置是否合理；

i）可記憶及顯示累計運轉時間；

j）可記憶及顯示歷史最高轉速及最高報警繼電器號，方便事后核查；

k）屏保設計，可關閉顯示器，減少電流消耗，提高長期無人值守運行的可靠性；

l ) 傳感器線路異常監(jiān)測與報警功能；

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 設定參數(shù)

SRE型智能速度繼電器參數(shù)根據(jù)實際使用場合如表2設定。

2 應用實例

下面的實例是基于SRE型智能速度繼電器在某直流推進系統(tǒng)中的應用。

直流推進系統(tǒng)的勵磁電源、勵磁裝置故障，或操作者操作不當導致勵磁電流迅速減小，致使直流電動機轉速快速上升超過其承受值，必然出現(xiàn)嚴重的后果。特別是在空載狀態(tài)，電樞電流較小，靠檢測電樞電流來判斷系統(tǒng)故障已經(jīng)失效。因此通過檢測直流電動機轉速是否超過其安全轉速來決定是否停車是保證推進系統(tǒng)安全的有效途徑。

2.1 直流電動機超速保護方案設計

直流電動機超速保護方案組成如圖1。齒輪碼盤裝在電動機轉子軸端，齒輪齒傳感器的感應端面與齒頂間隙為1～2mm。速度繼電器裝在控制系統(tǒng)操作面板上，作轉速顯示和超速保護用。

2.2 直流電動機超速保護電路設計

直流電動機超速保護電路設計如圖2。

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

速度繼電器接收到齒輪齒傳感器傳來的信號，經(jīng)過處理和計算，換算為轉速信號，一方面顯示在面板上，同時與超速設置閥值比較，超過閥值即報警輸出。指示燈H作光報警，蜂鳴器HA作聲報警，中間繼電器K接通電樞斷路器脫扣線圈，斷路器跳閘，電動機即時停機，保證了電動機的安全。

2.3 超速保護電路接線注意事項

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

a）選用與使用環(huán)境相適應的電線、電纜、接頭等；

b）信號測量回路是弱電信號，為防止受到干擾，應采用屏蔽電纜，電纜應盡量地短，屏蔽層可靠接地；

c）傳感器的紅、白、黑三色線對應速度繼電器的“+” 、“0” 、“-”信號端子，不可交叉接錯。

2.4 直流電動機超速保護波形圖

圖3為某直流電動機空載運行超速保護時的波形圖。

注：Ch13—電樞電壓（電樞反電勢）；Ch14—電樞電流（空載）；Ch15—勵磁電流。試驗模擬誤操狀態(tài)，快速減小勵磁電流，隨后電動機轉速快速上升，至超速設置閥值時，速度繼電器準確報警輸出，控制系統(tǒng)跳閘，電動機停機。

3 結束語

SRE型智能速度繼電器體積小、重量輕、安裝簡便，其精確的測量、穩(wěn)定的性能能夠實時監(jiān)測旋轉機械的轉速，為旋轉機械的安全運行提供了可靠的保護。其應用到某直流推進系統(tǒng)中后，獲得了用戶的好評。

[1] 李浚源等. 電力拖動基礎. 武漢：華中科技大學出版社，2002.

[2] 劉迎春等. 傳感器原理、設計與應用. 長沙：國防科技大學出版社，1997.

[3] 蔡仁鋼. 電磁兼容原理、設計和預測技術. 北京：北京航空航天大學出版社，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

國家科技支撐計劃項目（2012BAG03B01）

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