电机保护论文

发布时间：2023-12-08 10:40

电机保护论文

异步电动机的电气装置保护

【论文摘要】介绍了异步电动机的保护与控制关系，从电动机损坏的主要原因入手，介绍了电动机保护的两大装置类型（电流检测、温度检测）以及如何使电动机和电气保护装置的协调配合以达到电气装置和机械设备可靠正常运转。
关键字：异步电动机电气装置保护

异步电动机的保护是个复杂的问题。在实际使用中，应按照电动机的容量、型式、控制方式和配电设备等不同来选择相适应的保护装置及起动设备。

电动机的保护与控制关系

电动机的保护往往与其控制方式有一定关系，即保护中有控制，控制中有保护。如电动机直接起动时，往往产生4—7倍额定电流的起动电流。若由接触器或断路器来控制，则电器的触头应能承受起动电流的接通和分断考核，即使是可频繁操作的接触器也会引起触头磨损加剧，以致损坏电器；对塑料外壳式断路器，即使是不频繁操作，也很难达到要求。因此，使用中往往与起动器串联在主回路中一起使用，此时由起动器中的接触器来承载接通起动电流的考核，而其他电器只承载通常运转中出现的电动机过载电流分断的考核，至于保护功能，由配套的保护装置来完成。
此外，对电动机的控制还可以采用无触点方式，即采用软起动控制系统。电动机主回路由晶闸管来接通和分断。有的为了避免在这些元件上的持续损耗，正常运行中采用真空接触器承载主回路(并联在晶闸管上)负载。这种控制有程控或非程控；近控或远控；慢速起动或快速起动等多种方式。另外，依赖电子线路，很容易做到如电子式继电器那样的各种保护功能。

电动机保护装置

电动机的损坏主要是绕组过热或绝缘性能降低引起的，而绕组的过热往往是流经绕组的电流过大引起的。对电动机的保护主要有电流、温度检测两大类型。下面结合产品作些介绍。
1．电流检测型保护装置
(1)热继电器利用负载电流流过经校准的电阻元件，使双金属热元件加热后产生弯曲，从而使继电器的触点在电动机绕组烧坏以前动作。其动作特性与电动机绕组的允许过载特性接近。热继电器虽则动作时间准确性一般，但对电动机可以实现有效的过载保护。随着结构设计的不断完善和改进，除有温度补偿外，它还具有断相保护及负载不平衡保护功能等。例如从ABB公司引进的T系列双金属片式热过载继电器；从西门子引进的3UA5、3UA6系列双金属片式热过载继电器；JR20型、JR36型热过载继电器，其中Jn36型为二次开发产品，可取代淘汰产品JRl6型。
(2)带有热—磁脱扣的电动机保护用断路器热式作过载保护用，结构及动作原理同热继电器，其双金属热元件弯曲后有的直接顶脱扣装置，有的使触点接通，最后导致断路器断开。电磁铁的整定值较高，仅在短路时动作。其结构简单、体积小、价格低、动作特性符合现行标准、保护可靠，故日前仍被大量采用．特别是小容量断路器尤为显著。例如从ABB公司引进的M611型电动机保护用断路器，国产DWl5低压万能断路器(200—630A)、S系列塑壳断路器(100、200、400入)。
(3)电子式过电流继电器通过内部各相电流互感器检测故障电流信号，经电子电路处理后执行相应的动作。电子电路变化灵活，动作功能多样，能广泛满足各种类型的电动机的保护。其特点是看

求个电机故障分析与维护方面的论文

　　电机常见问题浅析及对策

　　简介：结合生产运行与检修实践对生产过程中电机常见的一些问题及解决方案检修工艺标准工艺卡作初步探讨。
　　关键字：电机绕组绝缘破坏问题附表电机检修工艺卡

　　一、引言
　　某集团共有生产用电机10000余台，遍及集团公司生产装置的各个角落，在生产过程中发挥着极其重要的作用。但由于大部分电机使用年限较长，且不少电机长年累月运行在较恶劣的环境中，电机烧毁的事故常有发生，而且呈上升趋势，严重影响着生产的安全、可靠、长周期运行。现针对电机烧毁原因及相应对策做一简要分析和介绍，希望能对从事电气工作和安全管理工作的人员有所帮助。
　　二、电机绕组局部烧毁的原因及对策
　　1．由于电机本身密封不良，加之环境跑冒滴漏，使电机内部进水或进入其它带有腐蚀性液体或气体，电机绕组绝缘受到浸蚀，最严重部位或绝缘最薄弱点发生一点对地、相间短路或匝间短路现象，从而导致电机绕组局部烧坏。
　　相应对策：①尽量消除工艺和机械设备的跑冒滴漏现象；②检修时注意搞好电机的每个部位的密封，例如在各法兰涂少量704密封胶，在螺栓上涂抹油脂，必要时在接线盒等处加装防滴溅盒，如电机暴漏在易侵入液体和污物的地方应做保护罩；③对在此环境中运行的电机要缩短小修和中修周期，严重时要及时进行中修。
　　2．由于轴承损坏，轴弯曲等原因致使定、转子磨擦（俗称扫膛）引起铁心温度急剧上升，烧毁槽绝缘、匝间绝缘，从面造成绕组匝间短路或对地“放炮”。严重时会使定子铁心倒槽、错位、转轴磨损、端盖报废等。轴承损坏一般由下列原因造成：①轴承装配不当，如冷装时不均匀敲击轴承内圈使轴受到磨损，导致轴承内圈与轴承配合失去过盈量或过盈量变小，出现跑内圈现象，装电机端盖时不均匀敲击导致端盖轴承室与轴承外圈配合过松出现跑外圈现象。无论跑内圈还是跑外圈均会引起轴承运行温升急剧上升以致烧毁，特别是跑内圈故障会造成转轴严重磨损和弯曲。但间断性跑外圈一般情况下不会造成轴承温度急剧上升，只要轴承完好，允许间断性跑外圈现象存在。②轴承腔内未清洗干净或所加油脂不干净。例如轴承保持架内的微小刚性物质未彻底清理干净，运行时轴承滚道受损引起温升过高烧毁轴承。③轴承重新更换加工，电机端盖嵌套后过盈量大或椭圆度超标引起轴承滚珠游隙过小或不均匀导致轴承运行时磨擦力增加，温度急剧上升直至烧毁。④由于定、转子铁心轴向错位或重新对转轴机加工后精度不够，致使轴承内、外圈不在一个切面上而引起轴承运行“吃别劲”后温升高直至烧毁。⑤由于电机本体运行温升过高，且轴承补充加油脂不及时造成轴承缺油甚至烧毁。⑥由于不同型号油脂混用造成轴承损坏。⑦轴承本身存在制造质量问题，例如滚道锈斑、转动不灵活、游隙超标、保持架变形等。⑧备机长期不运行，油脂变质，轴承生锈而又未进行中修。
　　相应对策：①卸装轴承时，一般要对轴承加热至80℃~100℃，如采用轴承加热器，变压器油煮等，只有这样，才能保证轴承的装配质量。②安装轴承前必须对其进行认真仔细的清洗，轴承腔内不能留有任何杂质，填加油脂时必须保证洁净。③尽量避免不必要的转轴机加工及电机端盖嵌套工作。④组装电机时一定要保证定、转子铁心对中，不得错位。⑤电机外壳洁净见本色，通风必须有保证，冷却装置不能有积垢，风叶要保持完好。⑥禁止多种润滑油脂混用。⑦安装轴承前先要对轴承进行全面仔细的完好性检查。⑧对于长期不用的电机，使用前必须进行必要的解体检查，更新轴承油脂。
　　3．由于绕组端部较长或局部受到损伤与端盖或其它附件相磨擦，导致绕组局部烧坏。
　　相应对策：电机在更新绕组时，必须按原数据嵌线。检修电机时任何刚性物体不准碰及绕组，电机转子抽芯时必须将转子抬起，杜绝定、转子铁芯相互磨擦。动用明火时必须将绕组与明火隔离并保证有一定距离。电机回装前要对绕组的完好性进行认真仔细的检查确诊。
　　4．由于长时间过载或过热运行，绕组绝缘老化加速，绝缘最薄弱点碳化引起匝间短路、相间短路或对地短路等现象使绕组局部烧毁。
　　相应对策：①尽量避免电动机过载运行。②保证电动机洁净并通风散热良好。③避免电动机频繁启动，必要时需对电机转子做动平衡试验。
　　5．电机绕组绝缘受机械振动（如启动时大电流冲击，所拖动设备振动，电机转子不平衡等）作用，使绕组出现匝间松驰、绝缘裂纹等不良现象，破坏效应不断积累，热胀冷缩使绕组受到磨擦，从而加速了绝缘老化，最终导致最先碳化的绝缘破坏直至烧毁绕组。
　　相应对策：①尽可能避免频繁启动，特别是高压电机。②保证被拖动设备和电机的振动值在规定范围内。
　　三、三相异步电动机一相或两相绕组烧毁（或过热）的原因及对策
　　如果出现电动机一相或两相绕组烧坏（或过热），一般都是因为缺相运行所致。在这里不作深刻的理论分析，仅作简要说明。
　　如图1所示为三相异步电动机绕组为△接法的情况：

　　图2 Y接法电动机缺相运行示意图
　　当电机不论何种原因缺相后（如图1b所示），电动机虽然尚能继续运行，但转速下降，滑差变大，其中B、C两相变为串联关系后与A相并联，在负荷不变的情况下，A相电流过大，长时间运行，该相绕组必然过热而烧毁。
　　如图2所示为三相异步电动机绕组为Y接法的情况：电源缺相后（如图2b），电动机尚可继续运行，但同样转速明显下降，转差变大，磁场切割导体的速率加大，这时B相绕组被开路，A、C两相绕组变为串联关系且通过电流过大，长时间运行，将导致两相绕组同时烧坏。

　　图1 △ 接法电动机缺相运行示意图
　　这里需要特别指出，如果停止的电动机缺一相电源合闸时，一般只会发生嗡嗡声而不能启动，这是因为电动机通入对称的三相交流电会在定子铁心中产生圆形旋转磁场，但当缺一相电源后，定子铁心中产生的是单相脉动磁场，它不能使电动机产生启动转矩。因此，电源缺相时电动机不能启动。但在运行中，电动机气隙中产生的是三相谐波成分较高的椭圆形旋转磁场，所以，正在运行中的电动机缺相后仍能运转，只是磁场发生畸变，有害电流成分急剧增大，最终导致绕组烧坏。
　　相应对策：无论电动机是在静态还是动态，缺相运行带来的直接危害就是电机一相或两相绕组过热甚至烧坏。与此同时，由于动力电缆的过流运行加速了绝缘老化。特别是在静态时，缺相会在电机绕组中产生几倍于额定电流的堵转电流。其绕组烧坏的速度比运行中突然缺相更快更严重。所以在我们对电机进行日常维护和检修的同时，必须对电机相应的MCC功能单元进行全面的检修和试验。尤其是要认真检查负荷开关、动力线路、静动触点的可靠性。杜绝缺相运行。
　　四、常见问题汇总，详见附表。
　　五、为规范电机检修及保证检修质量，制定如下电机工艺卡
　　低压交流异步电动机检修工艺卡
　　设备名称检修单位
　　KKS编码工作负责人
　　设备型号工作成员
　　检修时间年月日时分 ---- 年月日时分
　　作业工具
　　序号名称型号规格数量单位备注
　　1 □手拉葫芦 2 个
　　2 □钢丝绳 2 根
　　3 □U型卡环 4 个
　　4 □抽、装转子专用工具 1 套
　　5 □拔对轮及风扇叶专用工具各1 套
　　6 □轴承拉马 1 套
　　7 □内六角扳手 1 套
　　8
　　□大锤 8磅 1 把
　　9 □手锤 1.5磅 1 把
　　10 □油盘 2 个
　　11 □铜棒 Ф60，紫铜 1 根
　　12 □电工组合工具 24件 1 套
　　13 □敲击扳手 1 把
　　14
　　□梅花扳手 8-12 1 套
　　15 □活扳手 18
　　16 □烤把 1 把
　　17 □撬棍大、小各2 把
　　18 □吹吸风机 220V、1000W 1 台
　　19 □电线轴 220 V带漏电保护器 1 个
　　20 □毛刷 2寸 2 把
　　21 □轴承加热器 DKQ-V，220V 1 个
　　22 □手电筒 1 把
　　23 □道木 2 根
　　24 □千斤顶 32T 1 个
　　25 □胀钳 1 套
　　26 □改锥 1 把
　　27 □内、外径千分尺 0.01mm，0-25mm～225-250mm 1 套
　　28 □摇表 3121，1000V 1 块
　　29 □测温仪 JIC6802 1 块
　　30
　　□测振仪 EMT220ANC 1 块
　　31 □听针 800mm，铜 1 根
　　消耗材料
　　序号名称型号数量单位备注
　　1 □润滑脂与电机所用润滑脂相同 4 Kg
　　2 □清洗剂爱斯25 25 kg
　　3 □塑料布宽1m 10 m
　　4 □绝缘塑料带黄、绿、红各1 卷
　　5 □高压自粘带 1 盘
　　6 □氧气、乙炔各1 瓶
　　检修所需备品备件
　　序号
　　名称型号数量单位备注
　　1 □负荷侧轴承 1 盘
　　2 □非负荷侧轴承 1 盘
　　安全措施防范
　　序号危险点防范措施签证点
　　1 □人身伤害停电、验电挂警示牌，必要时设围栏。无电压后方可工作。不要误入带电间隔、与带电设备保持安全距离
　　2 □工器具伤人正确使用工器具和防护用具
　　3 □设备损坏不误碰无关设备
　　4 □无票作业应办理工作票之后方可开展工作
　　5 □电子干扰关闭手机等通讯工具

　　检修项目及工艺要求
　　序号检修程序工艺标准及注意事项签证点
　　检修工序 □接线盒拆卸首先确认隔离，做好准备工作，核对电机编号并抄录铭牌，将待拆动的部件做好相应的标记

　　□接线盒检查检查是否有密封不严现象，应无污物，按顺序检查密封圈老化破损情况（必要时更换）
　　□引线检查检查引线绝缘及铜鼻子和导线焊接情况，导线应无折断，绝缘良好。检查引线无过热、变色、变形、磨损和覆盖漆剥落现象。
　　□拆除地脚、对轮，起吊起重作业由专业指挥。
　　□捋对轮对轮加热时，温度不超过200℃。
　　□拆风扇罩，取下风扇先将风扇罩拆除，之后用专用工具将风扇顶出。
　　□拆开负荷侧及非负荷侧端盖将电机两侧轴伸吊住，防止端盖受力，用顶丝将端盖顶出。
　　□轴承检修轴承内、外滑道、滚珠或滚柱无脱皮、无麻点、无锈斑、无过热、无划痕、无老化磨损。 W1
　　□电动机组装按照与拆卸相反的顺序进行。 W2
　　回装检测 □电动机试验绝缘电阻和直流电阻测试按照规程执行。
　　□电动机就位就位后恢复接地线及电源线。
　　□空载试运电动机押回工作票，试运时测量振动、温度及声音情况应符合规程要求，检测电机转向正确。 H1
　　检修记录卡
　　专业:__ 日期: 年_ _ 月_ _ 日
　　系统设备名称
　　检修前工况：
　　检修情况：
　　发现的问题分析：
　　更换配件记录（规格型号）：
　　试转情况：

　　运行电流 A相 B相 C相
　　电机振动负荷侧 ― ⊥ ⊙
　　非负荷侧 ― ⊥ ⊙
　　电机轴承温度负荷侧电机本体温度电动机轴承声音负荷侧
　　非负荷侧非负荷侧

　　工作负责人签字：
　　工作审核人签字：
　　设备部负责人签字：
　　备注：

　　四、结论
　　某集团公司从1987年试生产至2002年3月15年间，累计烧毁电机达1300余台次，平均每年达80余台次，仅修理费用支出达200余万元。其中77%属于维护不良（如电机进水、轴承缺油、通风不畅等）、检修不当（如轴承拆装不当、缺陷消除不彻底、附件不全等）、机加工精度不符合要求（如对转轴堆焊后加工精度不够、端盖嵌套过盈量大等）、运行环境恶劣（如现场跑冒滴漏严重、水冲电机等）等原因所致。希望以上分析能够对从事电工工作的人员有所帮助和借鉴。
　　附表:三相异步电动机常见故障及处理方法
　　序号故障现象故障原因处理方法
　　1 通电后电动机不能转动，但无异响，也无异味和冒烟。 1．电源未通（至少两相未通）；
　　2．熔丝熔断（至少两相熔断）；
　　3．控制设备接线错误；
　　4．电机已经损坏。 1．检查电源回路开关，熔丝、接线盒处是否有断点，修复；
　　2．检查熔丝型号、熔断原因，更换熔丝；
　　3．检查电机，修复。
　　2 通电后电动机不转，然后熔丝烧断。 1．缺一相电源，或定子线圈一相反接；
　　2．定子绕组相间短路；
　　3．定子绕组接地；
　　4．定子绕组接线错误；
　　5．熔丝截面过小；
　　6．电源线短路或接地。 1．检查刀闸是否有一相未合好，或电源回路有一相断线；消除反接故障；
　　2．查处短路点，予以修复；
　　3．消除接地；
　　4．查出误接，予以更正；
　　5．更换熔丝；
　　6．消除接地点。
　　3 通电后电动机不转，有嗡嗡声。 1．定子、转子绕组有断路（一相断线）或电源一相失电；
　　2．绕组引出线始末端接错或绕组内部接反；
　　3．电源回路接点松动，接触电阻大；
　　4．电动机负载过大或转子卡住；
　　5．电源电压过低；
　　6．小型电动机装配太紧或轴承内油脂过硬，轴承卡住。 1．查明断点，予以修复；
　　2．检查绕组极性；判断绕组首末端是否正确；
　　3．紧固松动的接线螺栓，用万用表判断各接头是否假接，予以修复；
　　4．减载或查出并消除机械故障；
　　5．检查是否把规定的△接法误接为Y接法；是否由于电源导线过细使压降过大，予以纠正；
　　6．重新装配使之灵活；更换合格油脂，修复轴承。
　　4 电动机起动困难，带额定负载时，电动机转速低于额定转速叫多。 1．电源电压过低；
　　2． △接法误接为Y接法；
　　3．笼形转子开焊或断裂；
　　4．定子、转子局部线圈错接、接反；
　　5．电机过载。 1．测量电源电压，设法改善；
　　2．纠正接法；
　　3．检查开焊和断点并修复；
　　4．查出误接处，予以改正；
　　5．减载。
　　5
　　电动机空载电流不平衡，三相相差大。 1．绕组首尾端接错；
　　2．电源电压不平衡；
　　3．绕组有匝间短路、线圈反接等故障。 1、检查并纠正；
　　2、测量电源电压，设法消除不平衡；
　　3、消除绕组故障。
　　6 电动机空载电流平衡，但数值大。 1．电源电压过高；
　　2． Y接电动机误接为△接；
　　3．气隙过大或不均匀。 1．检查电源，设法恢复额定电压；
　　2．改接为Y接；
　　3．更换新转子或调整气隙。
　　7 电动机运行时响声不正常，有异响。 1．转子与定子绝缘低或槽楔相擦；
　　2．轴承磨损或油内有砂粒等异物；
　　3．定子、转子铁心松动；
　　4．轴承缺油；
　　5．风道填塞或风扇擦风罩；
　　6．定子、转子铁心相擦；
　　7．电源电压过高或不平衡；
　　8．定子绕组错接或短路。 1．修剪绝缘，削低槽楔；
　　2．更换轴承或清洗轴承；
　　3．检查定子、转子铁心；
　　4．加油；
　　5．清理风道，重新安装风罩；
　　6．消除擦痕，必要时车小转子；
　　7．检查并调整电源电压；
　　8．消除定子绕组故障。
　　8 运行中电动机振动叫大。 1．由于磨损，轴承间隙过大；
　　2．气隙不均匀；
　　3．转子不平衡；
　　4．转轴弯曲；
　　5．铁心变形或松动；
　　6．联轴器（皮带轮）中心未校正；
　　7．风扇不平衡；
　　8．机壳或基础强度不够；
　　9．电动机地脚螺丝松动；
　　10．笼形转子开焊、断路、绕组转子断路；
　　11．定子绕组故障。 1．检查轴承，必要时更换；
　　2．调整气隙，使之均匀；
　　3．校正转子动平衡；
　　4．校直转轴；
　　5．校正重叠铁心；
　　6．重新校正，使之符合规定；
　　7．检修风扇，校正平衡，纠正其几何形状；
　　8．进行加固；
　　9．紧固地脚螺栓；
　　10．修复转子绕组；
　　11．修复定子绕组。
　　9 轴承过热。 1．润滑脂过多或过少；
　　2．油质不好含有杂质；
　　3．轴承与轴颈或端盖配合不当；
　　4．轴承盖内孔偏心，与轴相擦；
　　5．电动机与负载间联轴器未校正，或皮带过紧；
　　6．轴承间隙过大或过小；
　　7．电动机轴弯曲。 1．按规定加润滑油脂（容积的三分之一至三分之二）；
　　2．更换为清洁的润滑油脂；
　　3．过松可用粘结剂修复；
　　4．修理轴承盖，消除擦点；
　　5．重新装配；
　　6．重新校正，调整皮带张力；
　　7．更换新轴承；
　　8．矫正电机轴或更换转子。
　　10

　　10 电动机过热甚至冒烟。 1．电源电压过高，使铁心发热大大增加；
　　2．电源电压过低，电动机又带额定负载运行，电流过大使绕组发热；
　　3．定子、转子铁心相擦，电动机过载或频繁起动；
　　4．笼形转子断条；
　　5．电动机缺相，两相运行；
　　6．环境温度高，电动机表面污垢多，或通风道堵塞；
　　7．电动机风扇故障，通风不良；
　　8．定子绕组故障（相间、匝间短路；定子绕组内部连接错误）。 1．降低电源电压（如调整供电变压器分接头），若是电机Y、△接法错误引起，则应改正接法。
　　2．提高电源电压或换相供电导线；
　　3．消除擦点（调整气隙或锉、车转子），减载，按规定次数控制起动；
　　4．检查并消除转子绕组故障；
　　5．恢复三相运行；
　　6．清洗电动机，改善环境温度，采用降温措施；
　　7．检查并修复风扇，必要时更换；
　　8．检查定子绕组，消除故障，

关于直流电动机的调速与保护的资料及论文范例

1.单相电源下单相与三相异步电机的运行对比研究

2.电力负荷预测

3.电力网络规划设计

4.电力系统无功优化运行

5.架空送电线路设计

6.农村电网合理结构研究

7.农村电网线损计算及合理分布研究

8.农村电网中长期负荷预测

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10.配电网合理结构研究

11.无功补偿算法及实现

12.无功谐波电流检测方法的研究

13.小电流接地系统接地电容电流的检测及故障选线方案研究

14.新型触电保安器工作机理研究

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1、我国电力系统发展动态

2、电力系统中的“五防”技术

3、电力系统中相序错误的危害

4、谈谈避雷线保护角的合理设计

5、我国电力系统在线检测技术的应用

6、电力系统防污闪技术的探讨

7、关于电力系统接地装置的探讨

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1、避雷器的选择与安装

2、地区电网的在线无功优化

3、电力系统继电保护远程信息管理系统

4、变电站综合自动化系统

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6、电力系统谐波、无功和负序电流综合补偿的研究

7、发电机组故障信息管理系统的研究

8、电力载波远程抄表系统的设计与应用

9、几种低压无功补偿装置与管理情况分析

10、并联电容器无功补偿的经济运行

11、大功率异步电动机的软启动

12、单相直流电调速系统

13、 PLC在三相异步电动机控制中的应用

14、接地及其布线工艺的改进优化

15、电力负荷预测的常用计算机方法与不同地区标

16、电力负荷预测的理论和方法

17、配电网中四种无功补偿技术方案比较

求基于单片机的电机保护设计最好是成品毕业论文，并简单说下原理！

我知道！Q我啦！如果满意就给我个最佳答案嗷，哈哈

我要电工技师论文3000字的急！！！

维修电工技师论文

摘要：在传统的接触器控制电路中往往因为电器元件过多，使设备运行可靠性下降，维护人员工作量增加、维修费用上升，本文使用了 PLC 可编程控制器代替传统的接触器控制，并阐述了中央空调系统的运行及保护要求。关键词： PLC、梯形图、中央空调。 PLC 在中央空调控制系统中的应用前言随着我国经济的不断发展，社会高度信息化，新的高科技技术不断应用到各个方面中，使得智能化已成为一种发展的必然趋势。智能化也往往是从设备自动化系统开始我公司于 1996 年安装了 4 台单螺杆冷水机组，其制冷剂为 R22,冷却方式为水冷。安全保护有：相序保护、蒸发器水流保护、冷凝器水流保护、冰点保护、过载保护、电机热保护、高、低压保护等，由于设备所用元器件过多，如接触器、中间继电器、时间继电器等，使控制电路复杂，在使用五、六年后系统便经常性不能正常运行，维护过程又烦琐复杂，维护费用直线上升，为使设备能正常运行，减少维护人员工作量，降低维护费用，改善工作环境，于是决定对其控制系统进行改造，由于 PLC 控制具有可靠性高，抗干扰能力强，通用性强，容易扩充功能不需改变线路、结构紧凑、体积小、重量轻、功耗低、维修工作量少，现场连接方便等优点，所以公司决定将原控制电路改成 PLC 控制。 1、空调运行的保护及要求的分析首先，此单螺杆冷水机组，要求开机前必须将空调机组的电加热器送电预热，以使冷冻油油温在 40℃ 以上，使冷冻油的粘度降低，同时使冷冻油和制冷剂分离（约 24 小时）因加热器功率较小，设备的金属外壳吸收热量散热，所以加热器可长期加热，不必担心油温过高，当电机运行时，切断电加热器，冷冻油吸收电机产生的热量。电源要有相序保护，电源相序必须正确，压缩机电机不得反转，压缩机电机要求 Y-? 起动，电机过载时热继电器要动作，电机温度不得高于 90℃ ，当电机过热时电机内热保要动作，要有高、低压保护，吸气压力和排气压力应在 0.45MPa 至 1.5MPa 之间，空调运行时必须有冷却水流和冷冻水流，压力为 0.3MPa 至 0.4MPa 左右，且进出水水压差要为 0.1MPa 左右，还要有冰点保护，当设备运行后冷冻水温比设定水温小 2℃ 时，设备应停机，如果该系统失灵，水温下降到 4℃ 时必须停机，防止冰堵，冻坏设备，当设备运行后冷冻水温到设定温度 +2℃ 时，设备能自动起停，每次停机后在 10 分钟内机组不能 2 次运行。按下设备起动按钮后，能量电磁阀 MV 4 与 MV 1 要打开，经 240 秒延时后，电机 Y 型起动 5 秒后电机 ? 型运行，运行 6 秒后，要关闭能量电磁阀 MV 1 同时打开能量电磁阀 MV 2 压缩机加载为 40%运行，运行 5 分钟后，量电磁阀 MV 3 打开同时关闭能量电磁阀 MV 2 压缩机电机加载能为 70%运行，再运行 10 分钟后，能量电磁阀 MV 3 关闭压缩机电机加载为 100%运行，当冷冻水温大于水温设定值 2℃ 时，设备减载，压缩机 1 电机为 70%负载运行，当冷冻水温达到设定水温时，设备再次减载，压缩机电机为 40%负载运行，当冷冻水温小于设定值 2℃ 时，设备自动停机，当冷冻水温回升到大于设定值 2℃ 且停机 10 分钟以上时，设备要能自动启动。当系统出现任一可能损坏设备的情况时都要求设备立刻停机并报警。当设备有异常现象时可按下急停按钮 SEM，设备强行停机。 2、图形设计 1、主电路图见图 ① 2、梯形图见图 ② 3、主要元器件见表 ① 4、 PLC 的输入、输出继电器及控制对象见表 ② 5、能量电磁阀动作与能量对照表见表 ③ 6、程序清单见表 ④ 3、空调设备的运行 3.1 准备工作 1、在准备开起空调前一天将空调电源送上使电加热器工作将冷冻油加热至 40℃ 以上 (约要 24 小时 )油温到 40℃ 时油温保护器常开触点闭合使 PLC 输入继电器 X502 断开。 2、主机电源相位正确，相位继电器动作使 PLC 输入继电器 X501 断开。 3、打开所有水流阀门 4、调节风管阀门使集气箱风机打循环风 (可以进少量新空气 )。 5、起动集气箱风机、冷却塔风机、冷冻水泵和冷却水泵，当蒸发器和冷凝器有水流时且水流压力和压力差达到设备允许值时，蒸发器水流开关和冷凝器水流开关闭合使 PLC 输入继电器 X503、 X504 断开。 6、水温开关均为常开，当水温低于开关设定温度时开关闭合，电机过热保护、热继电器均为常开，高压保护开关设定为 1.6MPa，高压大于 1.6MPa 开关闭合，低压保护开关设定为 0.35MPa ，低压低于 0.35MPa 低压开关闭合。 7、冷冻水温开关设定到需要值 (暂且把冷冻水温开关设定到 7℃ ，把其余两温度开关，水温上限值和下限值分别设为 9℃ 和 5℃ )。 3.2 起动空调当一切准备工作就绪， PLC 辅助继电器 M101 失电，报警灯熄灭，设备此时可以起动运行。由于时间继电器 T455 早在设备加热时就得电并在 10 分钟后动作，所以时间继电器 T455 的常开触点早已闭合不影响设备起动。按下起动按钮 SB 1 ， PLC 的输入继电器 X400 得电常开触点闭合使辅助继电器从 M100 得电， M100 的常开触点闭合自锁，同时使输出继电器 Y530 得电自锁，Y530 常开触闭合使输出继电器 Y430、Y431 得电并锁， Y530 常开触点闭合使交流接触电器 KM 3 得电使星型接点闭合， Y431 常开闭合使时间继电器 T450 得电， T450 开始计时，输出继电器 Y430、 Y431 得电又使能量电磁阀 MV 4 、 MV 1 得电打开，当时间继电器 T450 延时 240 秒后， T450 常开触点闭合，使输出继电器 Y432 得电并自锁， Y432 得电使交流接触器 KM 1 动作，压缩机电机开始起动， Y432 2 常开触点闭合又使起动指示灯 H 2 亮，时使时间继电器 T455 失电复位，同接触器 KM 1 的一组控制加热器的常闭触点断开使电加热器停止工作，冷冻油吸收电机产生的热量，Y432 得电又使时间继电器 T451 得电，压缩机电机起动 5 秒后，时间继电器 T451 动作，输出继电器 Y530 失电，使使交流接触器 KM 3 失电断开星型接点，同时时间继电器 T451 常开闭合使输出继电器 Y433 得电， Y433 得电自锁，使时间继电器 T452 得电， T452 开始计时，Y433 得电又使交流接触器 KM 2 得电，压缩机电机开始正常运行， Y433 动作又使起动指示灯 H 2 熄灭同时使运行指求灯 H 3 亮，时间继电器 T452 得电在压缩机电机运行 6 秒后时间继电器 T452 动作， T452 常闭触点断开使输出继电器 Y431 失电， Y431 失电使能量电磁阀 MV 1 失电闭合，T452 常开触点闭合使输出继电器 Y434 得电，使能量电磁阀 MV 2 得电打开、压缩机电机加载为 40%运行，时间继电器 T452 的另一组常开触点闭合，时间继电器 T453 得电，缩机电机再运行 300 使压秒后，时间继电器 T453 动作使输出继电器 Y435 得电，使能量电磁阀 MV 3 得电打开， T453 动作又使输出继电器 Y434 失电使能量电磁阀 MV 2 失电关闭，缩机电机加载为 70%运行，压 T453 的另一组常开触点闭合，时间继电器 T454 得电压缩机电机再运行 600 秒后，时间继电器 T454 动作， T454 断开输出继电器 Y435， Y435 失电使能量电磁阀 MV 3 失电关闭、压缩机电机加载 100%运行，在运行一段时间后当冷冻水温下降到 9℃ 时， 9℃ 水温开关闭合使输入继电器 X402 动作， X402 常闭触点断开，使时间继电器 T451、T452、T453、T454 断电复位，输入继电器 X402 的常开闭合，输出继电器 Y435 得电使能量电磁阀 MV 3 得电打开，使压缩机电机减载为 70%运行，当冷冻水温下降到 7℃ 时， 7℃ 温控开关闭合，输入继电器 X505 动作，X505 常闭触点断开，使输出继电器 Y435 断电，Y435 断电又使能量电阀 MV 3 失电关闭，X505 常开触点闭合使输出继电器 Y434 得电，Y434 得电又使能量电阀 MV 2 得电打开，同时压缩机电机减载为 40%运行，当冷冻水温继续下降到 5℃ 时， 5℃ 温控开关闭合使输入继电器 X403 得电， X403 常闭触点断开，输出继电器 Y430、使 Y434 失电，使能量电阀 MV 4 、 MV 2 失电闭合， X403 常开触点闭合，使输出继电器 Y431 得电， Y431 得电自锁并使能量电阀 MV 1 得电打开， X403 常开触点闭合同时使输出继电器 Y437 得电动作， Y437 的常闭触点断开使输出继电器 Y432、 Y433 失电使交流接触器 KM 1 、 KM 2 压缩机电机停机，Y432 失电又使 Y434、Y435、Y437 失电，输出继电器 Y432、 Y433 失电又使运行指示灯 H 3 熄灭，当 KM 1 失电常闭触点闭合又使电加热器工作 (如果冷冻水温下降到比设定值小 2℃ 时，限水温控制器不动下作，冷冻水温将继续下降，当冷冻水温下降到 4℃ 时，冰点保护开关常开闭合，输入继电器 X406 常开闭合，辅助继电器 M101 得动作 M101 使使的常闭触点断开使辅助继电器 M100 和输出继电器 Y530 失电， M100 失电使输出继电器 Y430、 Y431、 Y432、 Y433、 Y434、 Y435 失电使交流接触器 KM 1 、 2 断电，缩机电机强行停机，关闭所有能量电磁阀， KM 压并同时从 M101 的常开触点闭合使输出继电器 Y534 得电报警指示灯 H 4 亮，此时设备无法再起动运行，只有当故障排除后，辅助继电器 M101 失电复位，报警指示灯 H 4 熄灭，设备才可以起动运行 )，当冷冻水温回升到 5℃ 时， 5℃ 温控开关断开，输入继电器 X403 常开触点断开，输出继电 3 器 Y437 失电， Y437 触点复位，当水温回升到 7℃ 时， 7℃ 温控开关复位，当水温回升到 9℃ 时，9℃ 温度开关复位，输入继电器 X402 失电复位，如果此时已停机 10 分钟，时间继电器 T455 已动作，那么，输出继电器 Y530 将得电动作，使交流接触器 KM 3 得电闭合，设备进入下一轮运行。注意在设备运行过程中有任一保护器动作或设备的运行条件变化到允许值以外，那么辅助继电器 M101 都将动作使设备强行停机报警，并使报警指标灯 H4 亮，只有在故障消除后设备方可运行。 3.3 停机空调设备停机最好等空调压缩机电机自动停机后，按下停止按钮 SB 2 ，这样可以减轻因压缩机电机突然停时产生的大电流对设备和电气元件的损伤。按下停止按钮 SB 2 ，使输入继电器 X401 闭合，使输出继电器 Y436 得电动作，断开辅助继电器 M100， M100 常开触点断开使输出继电器 Y430、 Y431、 Y432、 Y433、 Y434、 Y435 压缩机电机停机所有能量电磁阀关闭，运行指示灯熄灭，当压缩机停机后，在没有特殊情况下，集所箱风机、冷却塔以及冷却水泵和冷冻水泵应继续开启，在冷凝器和蒸发器中的水温接近常温后再停机，以减少因水温过高和过低对设备造成损伤。 4、结论设备在改造后经过一年多的运行，未出现过故障，运行稳定，达到了预期的效果，减轻了维修人员的工作量，为公司节约了大量的维修费用，也改善了公司的工作环境。 5、主要元器件表：主要元器件表① 元器件符号 PLC MV 1 —MV 4 SEM FR 1 R1 RCP 元器件名称三菱 F1-40MR 能量电磁阀急停按钮热继电器电加热器相序保护器元器件符号 FU 1 —FU 5 KM 1 —KM 3 M H 1 —H 4 T Q1 元器件名称熔断器交流接触器压缩机电机指示灯变压器空气开关 PLC 输入、输出继电器及控制对象表② 输入、输出继电器及控制对象表② 输入继电器符号 X400 X401 控制对象起动按钮 SB1 停止按钮 SB2 输入继电器符号 Y430 Y431 被控制对象能量电磁阀 MV4 能量电磁阀 MV1 4 X402 X403 X404 X405 X406 X407 X500 X501 X502 X503 X504 X505 开机温控停机温控电机内热保热继电器冰点保护高压保护低压保护相序保护油温开关蒸发水流开关冷凝水流开关温度设定开关 Y432 Y433 Y434 Y435 Y530 Y532 Y533 Y534 交流接触器 KM1 交流接触器 KM2 能量电磁阀 MV2 能量电磁阀 MV3 交流接触器 KM3 起动指示灯 H2 运行指示灯 H3 报警指示灯 H4 能量电磁阀动作与能量对照表③ 能量电磁阀动作与能量对照表③ OPEN OR CLOSE MV1 1 0 0 0 1 0 MV2 0 1 0 0 0 0 MV3 0 0 1 0 0 0 MV4 1 1 1 1 0 0 能量启动 40% 70% 100% 运行停止停机注：1、“1”表示能量电磁阀打开，“0”表示能量电磁阀关闭。 2、MV1、MV2、MV3、MV4 为能量电磁阀。 3、运行停止是指冷冻水温到了设定值后设备自动停机。 5 6 7 程序清单表④ 程序清单表④ 序号 0 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16 17 18 19 20 21 22 23 24 25 26 27 28 29 30 31 32 指令 LD OR ANI ANI OUT LD OUT LD AND ANI OR ANI ANI ANI OUT LD OR ANI ANI AND OUT LD OR OR ANI AND OUT LD AND OUT K LD OR 元件号 X400 M100 Y436 M101 M100 X401 Y436 M100 T455 X402 Y530 T451 M101 Y433 Y530 Y530 Y430 Y436 X430 M100 Y430 Y530 Y431 X403 T452 M100 Y431 Y431 Y530 T450 240 T450 Y432 序号 33 34 35 36 37 38 39 40 41 42 43 44 45 46 47 48 49 50 51 52 53 54 55 56 57 58 59 60 61 62 63 64 65 指令 AND ANI ANI OUT LD ANI OUT K LD OR AND ANI ANI ANI OUT LD ANI OUT K LD OR ANI ANI ANI AND OUT LD OUT K LD OR ANI ANI 元件号 M100 Y436 Y437 Y432 Y432 X402 T451 5 T451 Y433 M100 Y436 Y437 Y530 Y433 Y433 X402 T452 6 T452 X505 T453 X403 Y431 Y432 Y434 T452 T453 300 T453 X402 T454 X505 序号 66 67 68 69 70 71 72 73 74 75 76 77 78 79 80 81 82 83 84 85 86 87 88 89 90 91 92 93 94 95 96 指令 ANI AND OUT LD OUT K LD AND OUT LDI OUT K LD ANI OUT LD AND OUT LD OUT LD OR OR OR OR ORI ORI ORI ORI OUT END 元件号 Y431 Y432 Y435 T453 T454 600 X403 Y432 Y437 Y432 T455 600 Y432 Y433 Y532 Y432 Y433 Y533 M101 Y534 X404 X405 X406 X407 X500 X501 X502 X503 X504 M101 8 总结随着我国经济的不断发展，社会高度信息化，新的高科技技术不断应用到各个方面中，使得智能化已成为一种发展的必然趋势。智能化也往往是从设备自动化系统开始。本文主要针对我们本次的毕业设计《智能化小型中央空调》阐述 PLC 控制设计与智能化中央空调 (冷冻站 )系统的关系。现在本文就系统改造实现情况作简单介绍：本文的系统调试应分为两步，设备电气控制系统调试和中心网络系统调试。我们就已完成的设备电气控制系统设计、试及使用情况作一下说明：对实验室的要求：调针要求电气系统运行稳定，感温精确度高，维护方便寿命长，并能联网进行管理。除此之外在实际使用中系统的故障报警部分设计还不够完善，许多功能还未开发。本文经过对设备状况和同学们对中央空调学习认识的调研，本文认为可采用三菱公司的 A 系列 PLC 作为设备的控制系统核心。它不仅具备普通 PLC 可编程控制器的各种优点，而且能够利用以太网网络模块（ B2/B5）组建 MELSECNET 网络，最终达到建成先进的分布式控制系统，既实现各种设备之间的联网，实现远程控制和管理。我们本次的设计中有两套中央空调系统，由三台冷却水泵、三台冷冻水泵、一台冷却塔风机、两台冷水机组等主要设备组成两套制冷系统（因系统小，冷却塔功率大，实验室要求等，本系统较一般两套制冷系统不同的是两台冷水机组却只选择一个冷却塔，经计算核定，这并不影响其效果）其中冷水机组是由设备生产厂成套供应的。根据本次设计的实验室要求，我们选择了 2*5 匹全封闭式压缩机冷水机组。它一般是根据空气调节原理及规律等由微处理器自动控制。冷水机组由压缩机、冷凝器与蒸发器组成。缩机把制冷剂压缩，缩后的制冷机进入冷凝器，压压被冷却水冷却后，变成液体，析出的热量由冷却水带走，并在冷却塔里排入大气。液体制冷剂由冷凝器进入蒸发器蒸发吸收热量，使冷冻水降温，然后冷冻水进入冷风机盘管吸收空气中的热量。如此循环不已，把室内的热量带出，达到降低环境温度的目的。当然系统基本达到了设计的要求，它不仅具备基本逻辑控制功能，还具有联网通信功能和管理功能等。外相对与老的控制系统，工作稳定、另它故障率低，并能进行系统自动报警，操作及维护十分简便，维修综合成本（待机时间等）大大降低。在智能化中央空调冷冻系统中，采用 PLC 控制系统是切实可行的，中央空调冷冻系统用 PLC 控制可以有效地保证其工作稳定、可靠，便于维护，且性能价格比高。同时以 PLC 为核心的高可靠的监控系统实现了对空调主机的控制及两台主机之间的协调控制，具有先进、可靠、经济、灵活等显著特点。 9 参考文献 1．《中央空调工程设计与施工》，吴继红、李佐周编著，高等教育出版社 2．《制冷空调自动控制》，张子慧等编著，科学出版社 1 3. 三菱公司，三菱微型可编程控制器编程手册，2000 4. 《可编程控制器原理及应用》，顾战松、陈铁年编著，国防工业出版社，1996 5. 肖海亮等编著，实现微机和 PLC 在以太网中的通信，电气自动化，2001.5 6. 宋伯生编著，可编程控制器配置、编程、联网，中国气象出版社，

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