风景矿业球磨系统保护的改造小型选矿厂电气保护控制选型配置的实践与探讨

姬德亮

摘 要：在现在化的电气生产设备中，电能作为电气设备生产的基础源动力，保障设备稳定运行就是对电源的保护控制。风景矿业公司选厂由于电气保护控制系统的选型和配置不足，使得产量一直不能达到设计能力，经过实际考察和设计后，对其球磨系统的电保护装置进行了改造，投资小，效果明显。这次实例证明先进的电气保护装置，是提高生产能力的有效手段，值得小型选矿厂推广应用。

关键词：电气保护装置；球磨系统；改造方法；效益

1 系统改造前的基本情况

1.1 球磨机运行状况

球磨机在矿业生产过程中处于中间环节，是矿石被颚式破碎机破碎之后，再进行粉磨的关键设备。

风景公司选厂设计有4套球磨系统，球磨机为卧式筒形旋转装置，旋转电机为同步电动机，电动机功率为320kW，额定电压6.3kV，额定电流50.8A，启动时启动电流为额定电流的1.7-1.8倍，无料启动时间约为8S。

球磨系统每台每小时设计处理量为100吨，但在实际生产中，平均时处理量为70吨，据运行人员统计，当处理量超过额定处理能力70%时，电气设备保护跳闸几率可达60%-80%，导致最大处理量未超过80吨。

通过实地观察分析后，发现4套球磨6kV开关柜的电气保护仅为通过电流反时限继电器进行简单的过流保护，反时限继电器型号为GL-10，反时限可启动最小电流为4A。

1.2 原有电气保护装置的分析和不足

常见的电气继电保护一般有定时限和反时限两种，所谓的反时限是指电路电流超过限制电流越大，保护时间就越短。反时限继电器是最常见的电气过流保护装置。在上世纪80年代到二十世纪中期，反时限继电器由于价格便宜、安装简单，并且能将两段电流保护在同一装置上完成，在电力行业得到了大范围使用。

但是反时限继电器由于其机械性能限制，也有很多不足的地方，

1.3 电流误差范围大的不足

反时限继电器可判断最小电流值为0.1A，但其保护整定范围只能在2-10A的整数倍整定，速动保护智能按整定电流的整数倍整定，可整定的电气保护定值选择范围小。

1.4 动作时间误差的不足

球磨机在启动时，电流值是其正常运行的2倍甚至更高，在球磨机内有料启动时，启动时间慢，启动电流大，反时限继电器的一个特点就是动作电流越大，动作时间越快，因此，很多时候球磨启动尚未完成时，保护就已动作。

2 改造的基本原理和措施

针对原有保护的几个弊端，结合现有设备的运行状态和特点，在征得风景公司有关领导同意后，对球磨系统的保护装置进行了改造，简述就是将原有的反时限电流继电器更换为较为先进的针对球磨机保护的ASD型电动机综合保护器。

选定的型号为ASD-411电动机保护装置，生产厂家是北京安通尼公司。相较原有反时限继电器，这种电动机保护装置采用微机电路，可判断电流值为0.01A，电流整定范围大，分段整定互不影响，有多重多种保护功能，可靠度高。

保护装置运行电源交直流均可以，为防止运行电源对装置的损害、便于对设备进行检修，在装置电源前端配备空气开关。

2.1 电流保护措施

针对原有球磨系统的电流保护中误差大的不足，新改装的电气控制保护装置可设定的电流保护定值最小为0.01A，在进行可靠的定值计算后，可一段或分段保护设定，保护动作互不影响，大大提高了设备电流保护的可靠性、准确性，缩小了电流保护的误差范围。

电流保护时限可在保护中延时或不延时设定，且延时保护动作时间以毫秒速度计算，相对原有继电器保护动作更加灵敏、快速，防止过流时对球磨电动机的损坏，更能符合上级电网时限保护阶差的要求。

2.2 堵转保护措施

球磨系统在运行中会出现多种异常状态，原有的继电保护装置根据电流值无法判断球磨电机处于何种状态，当球磨电机处于堵转时，运行电流突然增大，在超出其保护定值时误动作。

新改造装置中的堵转保护可判别电动机处于运行状态或启动状态，并依据装置本身计算出的最大电流和电动机的运行状态判断电动机是否堵转，电动机启动和运行状态的堵转保护定值可分别整定。

2.3 过负荷措施

原有过负荷保护的整定误差大，新加装置的过负荷保护整定值更准确，相对于原有过负荷保护装置，保护误差范围更精确，报警更灵敏。

2.4 电压保护措施

在实际电动机的运行中，电压也是非常重要的影响因素，但是在一般的中小矿业生产单位，由于不知道或者不重视电压保护，对电动机的使用造成了非常不好的影响。

为保证风景矿业球磨电动机在改造后能在额定电压范围内工作，防止低电压时电动机过热，過电压是电动机绝缘损坏，本次改造，在电动机6kV高压开关后端、电动机进线电缆前并入一组电压互感器。电压互感器采取的电压值一组并入电压表便于运行人员观察；一组并入ASD保护装置，并投入电压保护，在电压异常时延时跳闸，防止由于电压原因对球磨电动机引起损伤。

为防止电压异常时对保护装置造成损害，装置电压进入端设置了速熔保险。

2.5 启动时间过长保护措施

在正常运行时，由于电网和球磨其它装置异常引起跳闸后，球磨磨仓里会有物料，因此球磨启动电流变大，启动时间较正常启动时会变长，原有反时限继电器保护时不能判断其处于何种启动状态，因此在有料启动时经常误动作，导致球磨启动次数增加。

在投入装置的启动保护后，当电流从无到有或断路器为分位变合位时，装置认为电机启动，当启动时间达到启动延时时间，启动电流小于设定定值，则认为电机进入运行状态，否则认为启动时间过长。这样，即可防止因为有料启动时启动电流过大造成保护误动作，也可防止因为启动时间过长导致球磨电动机发热和其它设备的损坏。

有料启动的时间可根据原有运行记录统计后进行整定。

3 结束语

由于对电气保护认识的不足，或者担心投资成本增加，很多小型选矿厂对电气保护都比较忽略，但通过风景矿业球磨系统电气保护控制系统改造的实例，可以看到电气保护改造起点高，落点底，项目大，投资小，回本速度快，因此是非常适合在小型选矿厂进行普及。