Захист промислового шнекового транспортера від заклинювання та роботи «на суху»

Опис проблеми

На зерновому елеваторі або деревообробному підприємстві працює потужний шнековий транспортер (конвеєр), який безперервно переміщує сировину — зерно, тріску чи тирсу. Двигун транспортера захищений звичайним силовим автоматом в щитку, проте цей автомат здатний зреагувати лише на критичне коротке замикання або тривалий тепловий перегрів кабелю.

Існують дві суто технологічні аварійні ситуації, які стандартний автомат просто «не помічає», що призводить до серйозних збитків:

1. Перевантаження за струмом (Заклинювання валу): Якщо в жолоб шнека разом із сировиною потрапляє сторонній твердий предмет (великий камінь, гілка, шматок металу), вал моментально зупиняється. Двигун заклинює і він починає працювати в режимі короткого замикання — струм у кабелі стрімко зростає. Якщо не знеструмити обмотки за лічені секунди, мотор повністю згорить, а механічний редуктор транспортера розірве від перевантаження.

2. Недовантаження за струмом (Робота шнека «на суху»): Якщо сировина в завантажувальному бункері закінчилася, шнек продовжує обертатися вхолосту. Для багатьох промислових підприємств тривала робота пустого конвеєра є шкідливою: це призводить до марного зносу підшипників, перевитрати електроенергії та порушення всього автоматизованого ланцюжка подачі. Оскільки пустий шнек обертається дуже легко, споживаний струм двигуна падає значно нижче норми.

Рішення з використанням RM35JA32MW

Промислове реле контролю струму RM35JA32MW від Schneider Electric розроблене для постійного вимірювання та моніторингу сили змінного або постійного струму в ланцюзі. Пристрій має універсальне живлення (24–240 В) та дозволяє організувати захисне «вікно» контролю — тобто одночасно захистити транспортер як від надструму (заклинювання), так і від критичного падіння струму (робота вхолосту).

Крок 1: Підключення пристрою в щиті керування

1. Живлення реле: Робоча напруга щита автоматики підключається до клем A1 та A2, які розташовані на верхньому ярусі пристрою.

2. Вимірювальний ланцюг: Один із силових дротів, що живить двигун шнека, пускають в розрив через верхній ряд вимірювальних клем реле. Провід підключають до спільної клеми M та клеми E3. Клема E3 призначена для прямого вимірювання струму в діапазоні від 1,5 до 15 Ампер, що ідеально підходить для двигунів середньої потужності.

3. Керування контактором: На нижньому ярусі реле знаходяться дві групи вихідних перекидних контактів: 12-11-14 та 22-21-24. Нормально розімкнені контакти підключаються послідовно в коло живлення котушки магнітного пускача (контактора) двигуна шнека.

Крок 2: Налаштування безпечних меж

На передній панелі реле за допомогою п’яти поворотних перемикачів інженер гнучко виставляє параметри роботи під конкретний шнек:

1. Режим роботи (Верхній перемикач): Встановлюється режим «Overcurrent & Undercurrent» (віконний режим одночасного контролю верхньої та нижньої меж струму).

2. Максимальний струм (Другий регулятор, >I): Робочий струм мотора під нормальним навантаженням становить 8 Ампер. Межу тривоги потрібно встановити на 10 Ампер. Оскільки максимальна шкала клеми E3 дорівнює 15 А, інженер виставляє регулятор приблизно на 67%.

3. Мінімальний струм (Третій регулятор, <I): При роботі вхолосту (пустий шнек) струм падає до 3 Ампер. Межу спрацювання встановлюють на 4 Ампери, що відповідає приблизно 27% на шкалі реле.

4. Затримка вимкнення аварії (Четвертий регулятор, Tt): Встановлюється на 3 секунди. Це час, протягом якого реле ігноруватиме випадкові поодинокі коливання струму під час проходження великих мас сировини.

5. Пускова затримка (Нижній регулятор, Ti): Встановлюється на 2 секунди. У момент запуску будь-якого електродвигуна відбувається стартовий стрибок струму, який у кілька разів перевищує норму. Таймер Ti повністю блокує вимірювання на перші 2 секунди після старту, дозволяючи мотору безпечно вийти на робочі оберти.

Крок 3: Алгоритм роботи в реальних умовах

• Штатний режим: Шнек стабільно транспортує зерно або тріску. Струм у ланцюзі коливається в межах 8 Ампер. Реле фіксує, що значення знаходиться всередині безпечного відсоткового «вікна». Вихідні контакти замкнені, конвеєр працює, на панелі стабільно світиться зелений індикатор живлення Un та нижній жовтий індикатор активованого стану виходу R.

• Ситуація аварії 1 (Заклинювання шнека стороннім предметом): У жолоб потрапляє камінь, вал блокується, і струм миттєво злітає до 14 Ампер. Реле миттєво бачить перевищення верхньої відсоткової межі, верхній жовтий світлодіод I% починає блимати, вказуючи на перевантаження. Реле відраховує встановлені 3 секунди затримки Tt і розмикає вихідні контакти. Силовий контактор вимикається, двигун повністю знеструмлюється, рятуючи обмотки від вигорання, а редуктор — від фізичного зламу. Жовтий індикатор R гасне, а індикатор I% починає світитися безперервно.

• Ситуація аварії 2 (Порожній бункер / Сухий хід): Сировина закінчилася, шнек починає крутитися вхолосту, і струм падає до 3 Ампер (нижче виставленої межі у 4 А). Реле фіксує падіння струму, індикатор I% знову починає блимати. Після відліку 3 секунд затримки пристрій розмикає контакти управління та зупиняє марний рух конвеєра, паралельно видаючи сигнал на пульт оператора або світлозвукову колону про необхідність завантаження бункера.

⠀
Результат

Завдяки інтеграції реле струму Schneider Electric RM35JA32MW робота шнекового транспортера стає повністю захищеною від людського фактора та непередбачуваних технологічних збоїв. Обладнання гарантовано застраховане від критичних пошкоджень при заклинюванні механіки, а підприємство економить значні кошти на ремонті електродвигунів та оптимізації витрат електроенергії під час холостих прогонів.