一、电气过载保护装置

1. 热继电器（Thermal Relay）

• 功能：监测电机电流，通过双金属片热效应实现过载保护。
• 工作原理：当电机电流超过额定值，双金属片因发热弯曲，触发触点断开，切断控制电路，使接触器线圈失电，电机停机。
• 特点：结构简单、成本低，适用于工频电机，需根据电机额定电流整定动作值（通常为 1.05~1.1 倍额定电流），需手动复位。

2. 电机综合保护器（Motor Protection Relay）

• 功能：集成电流、电压、温度等多参数监测的智能保护装置。
• 监测参数：
  • 三相电流不平衡（阈值通常设为＞10% 不平衡率）、缺相保护（任一相电流为 0 时触发）；
  • 过电流保护（可设定时限 / 反时限特性，如 1.2 倍额定电流时 10 秒跳闸）；
  • 堵转保护（转子卡死时电流骤增，瞬时触发停机）；
  • 温度监测（通过预埋 PT100 传感器监测绕组温度，超温报警 / 停机）。
• 输出方式：继电器触点输出、4-20mA 信号远传至 PLC/DCS，支持故障记录与通讯功能。

3. 断路器（Circuit Breaker）

• 功能：兼具过载和短路保护，作为主电路的最后一级保护。
• 工作原理：过载时，双金属片受热弯曲推动脱扣机构；短路时，电磁脱扣器瞬时动作，断开主回路。
• 类型：塑壳断路器（配电用）、微型断路器（控制回路用），需根据电机额定电流选择分断能力（如 In=1.5~2 倍电机额定电流）。

4. 欠电压 / 过电压保护装置

• 欠电压脱扣器：当电压低于额定值 70%~35% 时，脱扣器线圈失电，断路器断开，防止电机在低压下过载运行（因转速下降导致电流升高）。
• 过电压保护：通过电压继电器或避雷器，防止电网波动导致电机绝缘损坏间接引发过载。

5. 电流互感器（CT）+ 继电器组合

• 原理：CT 采集电机电流信号，经电流继电器与整定值比较，过载时继电器触点动作，切断控制回路。
• 应用：适用于大功率电机（＞55kW），需配合时间继电器实现反时限保护（过载倍数越大，动作时间越短）。

二、机械过载保护装置

1. 过载保护轴承（Safety Bearing）

• 设计特点：在轴承座设置剪切销或易熔合金元件，当机械负载超过额定扭矩时，剪切销断裂或合金熔化，使传动端与电机分离，避免电机过载。
• 应用场景：高风险过载工况（如粉尘爆炸环境），需定期检查剪切销完整性。

2. 联轴器安全销 / 剪切环

• 工作原理：在联轴器中间设置可替换的安全销或薄弱环节，当传递扭矩超过额定值时，安全销剪断，断开电机与风机的连接，保护电机和叶轮。
• 注意事项：安全销材质需根据额定扭矩精确设计（通常为黄铜或软钢），避免因材质过硬导致保护失效。

3. 机械限位开关（Mechanical Limit Switch）

• 功能：监测风机叶轮与壳体、风门挡板的机械位移，防止卡滞或摩擦导致的过载。
• 安装位置：在轴承座、风门执行机构处安装，当振动位移超过阈值（如＞2mm）或部件卡顿时触发开关，切断电源。

三、控制与监测系统保护功能

1. 变频器 / 软启动器内置保护

• 变频器过载保护：
  • 设置过载阈值（通常为 150% 额定电流，持续 60 秒），超过时输出故障信号并停机；
  • 具备过流限制（OCL）功能，自动降低输出频率以限制电流，避免频繁跳闸。
• 软启动器保护：
  • 启动电流限制（如设定为 3~5 倍额定电流），防止全压启动时的冲击电流过载；
  • 堵转保护：启动过程中若电流持续超过设定值且转速未上升，触发停机。

2. DCS/PLC 逻辑保护

• 联动控制：
  • 风机入口风门与电机电流联锁，当电流＞1.1 倍额定值时，自动关小风门降低负载；
  • 与温度、振动传感器联动，当轴承温度＞90℃或振动烈度＞11.2mm/s 时，触发停机程序。
• 趋势分析：通过历史数据拟合电机负载曲线，设置动态过载预警阈值（如连续 10 分钟电流＞1.05 倍额定值时报警）。

3. 智能监控系统（SCADA）

• 实时监测：通过电流变送器、电压传感器、功率变送器实时采集电机电参数，上传至监控平台；
• 故障诊断：利用机器学习算法识别过载前兆（如电流波动增大、三相不平衡度上升），提前发出维护提示。

四、辅助保护装置

1. 温度传感器（PT100/NTC）

• 绕组温度监测：在电机定子绕组内嵌 PT100 传感器，当温度超过绝缘等级允许值（如 F 级绝缘＞155℃）时，通过温度控制器触发停机；
• 轴承温度监测：在轴承座安装热电偶或红外测温仪，超温（如＞80℃）时报警，防止轴承失效引发过载。

2. 振动传感器（加速度 / 速度传感器）

• 功能：监测风机振动幅值（如 ISO 1940 标准 G2.5 级），当振动超限（如叶轮不平衡导致振动加剧）时，间接反映机械负载异常，联动过载保护。

3. 压力 / 流量传感器

• 系统阻力监测：在风机进出口安装压力变送器，当压差超过设计值（如管道堵塞导致阻力上升）时，判断为负载过载，自动调节风门或停机。

五、保护装置的选型与配合原则

1. 分级保护：
   • 一级保护：变频器 / 软启动器实时限流，防止短时过载；
   • 二级保护：电机综合保护器实现反时限过流保护；
   • 三级保护：断路器作为短路和严重过载的最终保护。
2. 参数匹配：
   • 热继电器整定值 = 电机额定电流 ×1.05，变频器过载阈值 = 1.5× 额定电流（持续 1 分钟）；
   • 机械保护装置的失效扭矩 = 1.2~1.5× 电机额定扭矩，确保电气保护先于机械保护动作。
3. 定期校验：
   • 每年校准热继电器和电机综合保护器的动作值，测试断路器脱扣特性；
   • 模拟过载工况（如人为增加负载），验证保护装置的响应时间（目标：＜2 秒内停机）。

总结