本发明涉及深冷制氧技术领域，尤其涉及一种空压机电机跳车保护系统及其控制方法。
背景技术：
在深冷技术制氧工艺中，空压机是整个制氧机的门户，为空分装置提供原料空气，地位举足轻重。为驱动空压机正常运转，一般选用功率较大的大型同步电动机(简称电机)作为空压机的动力源。图1为空压机电机保护系统测量设备配置示意图，10为空压机，11为转轴，30为电机，20为连接空压机10和电机30的齿轮增速箱。为了电机30能够安全运行，一般配备高压同步电机专用的电气保护和外部故障保护，通过对相关运行参数的严格监控来达到保护目的。当运行参数发生异常且数值达到保护系统预设值时，触发联锁保护动作，或者报警，或者直接跳车，令电机30自动停止运转，即空压机10跳车。
图2为现有技术中电机转速回路结构示意图，空压机电机30有低转速跳车联锁，一旦电机30转速低于设定值，将引起跳车，该回路主要由转速检测探头341、机侧接线箱343、转速变换器342、跳车或逻辑运算块40以及跳车执行模块50电连接构成。图3为现有技术中电机保护系统原理示意图，a部分位于现场电机机侧，b部分位于电气室。某空压机曾多次发生低转速跳车。观察其转速趋势发现，在跳车前转速数值剧烈波动，当数值低于设定值时，即造成空压机10跳车。根据现象分析，实际转速不可能如此剧烈波动，当时空压机10送出流量和压力也未发生明显变化，先后更换转速探头341、转速变送器342及连接线，故障依旧；后判断为传输信号受到干扰导致波动，误触发联锁跳车，造成非计划停机损失。进一步检查信号接地情况，安装规范要求转速回路从现场至电气室的信号线其中一端必须接地，而原设计中已在电气室一侧接地345，符合要求；但在拆除电气室接地点345后，转速信号未再现波动，遂判断为电气室内公共接地点存在干扰。另外，如果检测元器件本身出现故障，也会导致空压机误跳车，造成非计划停机损失。
在图1、图3中，电机三相定子温度通过分别安装于电机内部r、s、t三相的3支测温探头，引出接线后，将温度信号远传控制系统，并参与保护系统跳车联锁。当3支测温探头中任一出现接触不良或断路、损坏等故障时，将触发联锁误动作，导致空压机误跳车，造成非计划停机损失。
电机负荷侧与反负荷侧各有1对振动检测装置，共2对4组；1个振动探头、1个振动变换器通过电连接形成1组振动检测装置，并与远方控制系统电连接，参与跳车控制。在实际使用中，当4组中任意一组振动值异常高并达到跳车值时，电机即保护跳车；但是，当任一振动检测装置本身故障导致数值出错时，同样会导致空压机误跳车，造成非计划停机损失。
电机负荷侧和反负荷侧进油管分别设有流量开关311、312，当进油管内油流量低于设定流量时，触点闭合，触发保护系统联锁动作跳车；但当流量开关故障误动作时，同样导致会空压机误跳车，造成非计划停机损失。
综上所述，空压机电机的转速、三相定子温度、振动、进油流量等诸多运行参数中有任一出现异常或故障时，均会直接导致空压机跳车，若为误动作，则空压机误跳车，安全运行风险较大，且非计划停机损失严重。
技术实现要素：
本发明的目的是提供一种空压机电机跳车保护系统及其控制方法，能够在电机转速、振动、温度、油流量等保护系统测量设备故障或误动作时，仍能保护电机正常运转，避免误动作触发误跳车造成非计划停机损失。
本发明所要求解决的技术问题可以通过以下技术方案来实现：
一种空压机电机跳车保护系统，包括空压机(10)、增速箱(20)、电机(30)、转速单元、振动单元、三相定子温度单元、进油流量单元、跳车控制单元；
所述电机(30)通过增速箱(20)连接空压机(10)，电机(30)通电运转驱动空压机(10)运转，空压机(10)将原料空气增压并输出；
所述转速单元包括转速探头(341)、机侧接线箱(343)、转速变换器(342)、电机电流信号(35)以及转速判断模块(44)，转速探头(341)安装于电机(30)反负荷侧，通过机侧接线箱(343)连接、过渡后，与远方电气室内转速变换器(342)电连接，转速输出信号和电机电流(35)信号一同与转速判断模块(44)电气连接；转速判断模块(44)通过对二者信号的综合分析，对电机转速情况作出判断，并将判断结果传输至跳车控制单元；
所述振动单元包括振动探头(321)、振动变换器(323)组成的第1组振动检测装置，振动探头(322)、振动变换器(324)组成的第2组振动检测装置，振动探头(325)、振动变换器(327)组成的第3组振动检测装置，振动探头(326)、振动变换器(328)组成的第4组振动检测装置，以及负荷侧振动判断模块(42)，反负荷侧振动判断模块(43)；第1组和第2组振动检测装置为第1对，共同检测负荷侧振动，第3组和第4组为第2对，共同检测反负荷侧振动；每对振动皆两两呈90°，并分别与水平呈左45°、右45°安装，分别称为x向、y向，联合表征转轴在一个平面象限内的振动变化量；负荷侧振动判断模块(42)和反负荷侧振动判断模块(43)，分别接收对应的振动检测信号，对电机振动检测情况作出判断，并将判断结果传输至跳车控制单元；
所述三相定子温度单元包括r相在线测温探头(331a)、备用测温探头(331b)，s相在线测温探头(332a)、备用测温探头(332b)，t相在线测温探头(333a)、备用测温探头(333b)，以及温度判断模块(41)；全部6支测温探头均从电机内部引出接线至电机外部的机侧接线箱，其中在线测温探头(331a)、在线测温探头(332a)、在线测温探头(333a)与温度判断模块(41)电气连接；温度判断模块(41)接收三相定子温度信号，对电机三相定子温度情况作出判断，并将判断结果传输至跳车控制单元；
所述进油流量单元包括负荷侧进油流量开关(311)，反负荷侧进油流量开关(312)，负荷侧轴承温度信号(361)、反负荷侧轴承温度信号(362)以及负荷侧进油流量判断模块(45)、反负荷侧进油流量判断模块(46)；负荷侧进油流量判断模块(45)接收负荷侧进油流量开关(311)和负荷侧轴承温度信号(361)两个信号，通过对二者信号的综合分析，对电机负荷侧进油情况作出判断，并将判断结果传输至跳车控制单元；反负荷侧进油流量判断模块(46)接收反负荷侧进油流量开关(312)和反负荷侧轴承温度信号(362)两个信号，通过对二者信号的综合分析，对电机反负荷侧进油情况作出判断，并将判断结果传输至跳车控制单元；
所述跳车控制单元包括跳车判断模块(40)、跳车执行模块(50)，跳车判断模块(40)接收转速判断模块(44)、负荷侧振动判断模块(42)、反负荷侧振动判断模块(43)、温度判断模块(41)、负荷侧进油流量判断模块(45)和反负荷侧进油流量判断模块(46)的判断过程信号，并综合所有判断过程信号，作出进一步的判断结果，并传输至跳车执行模块(50)，由跳车执行模块(50)向电机(30)发出保护跳车控制信号。
优选地，所述转速单元的信号接地线(345)位于现场，转速探头(341)的探头线从电机(30)内部引出至机侧接线箱(343)后即接地。
优选地，所述三相定子温度单元中的6支测温探头选用热电阻，采用四线制接线方式，从电机(30)内部引出接线至电机外部的机侧接线箱；其中3支在线测温探头中任一支与温度判断模块(41)电连接时均采用三线制接法。
优选地，所述进油流量单元中的流量开关由内部带弹簧的滑块和外部磁性开关组成。
优选地，所述跳车判断模块(40)、跳车执行模块(50)以及转速判断模块(44)、负荷侧振动判断模块(42)、反负荷侧振动判断模块(43)、温度判断模块(41)、负荷侧进油流量判断模块(45)和反负荷侧进油流量判断模块(46)为分布式控制系统。
一种空压机电机跳车保护系统的控制方法，包括以下步骤：
s1、启动空压机电机，驱动空压机运转：空压机加载后，使电机与空压机达到同步，并投入正常运行，输送压缩空气至制氧机后工序；
s2、转速跳车保护：空压机正常运行时，其转速应为一相对恒定的值；
s2.1、在转速判断模块中增加延时功能，当转速信号呈快速尖峰波动并触及跳车值，但该信号延续时间小于预设的延时值时，则判断为外部信号干扰，而非电机转速真实异常，将其过滤并作记录，同时发出报警信号，告知工作人员转速单元设备存在异常；
s2.2、转速异常信号再与电机30电流联锁，当负载增大或电机失步时转速才会真实降低，而这两种情况都将造成电流增大，当转速异常信号超过延时，并且单位时间内电机30电流变化超过预设值，则认为转速真实降低，即触发联锁，电机30保护跳车，否则仅发出报警信号而不跳车；
s3、三相定子温度跳车保护：电机三相定子温度真实上升均需要一段时间，不会突变；三相定子线圈在结构上缠绕在一起，当其中一相温度异常时，其余两相温度也会呈不同程度上升；
s3.1、当任一相温度报警信号和跳车信号同时出现时，判断为接线开路或热电阻本身故障，不跳车，仅发出报警；当三相温度中仅有一相温度显示异常时，判断为接触不良或热电阻本身故障，不跳车，仅发出报警；
s3.2、当其中两相或三相温度均先出现报警，经过一段时间后同步上升，有一相到达跳车值，则认为是真实的温度高表现，即发出跳车信号；
s3.3当故障温度的热电阻所接三线中，仅有1根导线断路时，则在机侧接线箱中启用第四导线，构成新的三线制，恢复温度信号传送；当故障温度的热电阻所接三线中，有2根或3根线断路时，则在机侧接线箱中启用备用热电阻，替代故障热电阻；
s4、振动跳车保护：当电机转轴振动真实异常高时，转轴的振动变化量应是在轴向截面上由x向和y向所构成的平面象限内移动，即x向变化时，y向也变化，反之亦然；
s4.1、在振动判断模块中取消单个振动值异常高跳车联锁但保留报警功能，并增加同一对振动信号的差值运算；
s4.2、当同对振动中，单个振动值异常高、但另一振动值正常，且二者的差值运算结果较大时，则该异常高的振动发出报警，且差值运算也发出报警，但不跳车，此时提醒工作人员电机转轴振动并非真的异常高，而是该单个异常高的振动检测装置存在单体故障；
s4.3、当同对的x向、y向2个振动均异常高，且差值运算结果较小，即低于预设值时，表明电机轴振动真的异常高，则触发联锁，令空压机电机保护跳车；
s5、进油流量跳车保护：进油流量低保护功能是轴瓦温度高保护的间接保护，一旦进油流量真实低至一定程度，轴瓦温度会相应上升，如进油流量真实低，则会导致轴瓦温度真实高；
s5.1、在进油流量判断模块中取消流量低直接跳车联锁但保留报警功能，并将进油流量开关与对应的同侧电机轴瓦温度联锁；
s5.2当进油流量低开关动作，但同侧轴瓦温度没有变化，则判断为流量开关本身故障，只发出报警信号，当同侧轴瓦温度也同时上升，且达到预设值时，则触发联锁跳车。
本发明的有益效果：一种空压机电机跳车保护系统及其控制方法，避免转速检测装置本身故障引发空压机电机误动作跳车，并且转速信号接地更合理，最大程度降低被其它电信号干扰的风险；避免三相定子温度中单个测温探头本身故障或者接线不良引发空压机电机误动作跳车，并且提供了维持空压机正常运转情况下，快速恢复正常测温的方法；避免单个振动检测装置本身故障引发空压机电机误动作跳车，并且提供判断振动异常高故障究竟源于检测装置本身故障还是电机振动真实异常的参考依据；避免进油流量开关本身故障引发空压机电机误动作跳车，并且保留报警功能，便于及时发现异常并处理。
附图说明
下面结合附图和具体实施方式对本发明做进一步说明：
图1是空压机电机保护系统测量设备配置示意图。
图2是现有技术中电机转速回路结构示意图。
图3是现有技术中电机保护系统原理示意图。
图4是本发明中电机转速回路结构示意图。
图5是本发明中电机保护系统原理示意图。
图6是本发明控制方法流程图。
具体实施方式
为了使本发明技术方案的内容和优势更加清楚明了，下面结合附图对本发明进一步描述。
结合图4、图5，一种空压机电机跳车保护系统，包括：电机空压机10、增速箱20、电机30、转速单元、振动单元、三相定子温度单元、进油流量单元、跳车控制单元。
电机30通过增速箱20连接空压机10，电机30通电运转驱动空压机10运转，空压机10将原料空气增压并输出；
转速单元包括转速探头341、机侧接线箱343、转速变换器342、电机电流信号35以及转速判断模块44，转速探头341安装于电机30反负荷侧，通过机侧接线箱343连接、过渡后，与远方电气室内转速变换器342电连接，转速输出信号和电机电流35信号一同与转速判断模块44电气连接；转速判断模块44通过对二者信号的综合分析，对电机转速情况作出判断，并将判断结果传输至跳车控制单元；
振动单元包括振动探头321、振动变换器323组成的第1组振动检测装置，振动探头322、振动变换器324组成的第2组振动检测装置，振动探头325、振动变换器327组成的第3组振动检测装置，振动探头326、振动变换器328组成的第4组振动检测装置，以及负荷侧振动判断模块42，反负荷侧振动判断模块43；第1组和第2组振动检测装置为第1对，共同检测负荷侧振动，第3组和第4组为第2对，共同检测反负荷侧振动；每对振动皆两两呈90°，并分别与水平呈左45°、右45°安装，分别称为x向、y向，联合表征转轴在一个平面象限内的振动变化量；负荷侧振动判断模块42和反负荷侧振动判断模块43，分别接收对应的振动检测信号，对电机振动检测情况作出判断，并将判断结果传输至跳车控制单元；
三相定子温度单元包括r相在线测温探头331a、备用测温探头331b，s相在线测温探头332a、备用测温探头332b，t相在线测温探头333a、备用测温探头333b，以及温度判断模块41；全部6支测温探头均从电机内部引出接线至电机外部的机侧接线箱，其中在线测温探头331a、在线测温探头332a、在线测温探头333a与温度判断模块41电气连接；温度判断模块41接收三相定子温度信号，对电机三相定子温度情况作出判断，并将判断结果传输至跳车控制单元；
进油流量单元包括负荷侧进油流量开关311，反负荷侧进油流量开关312，负荷侧轴承温度信号361、反负荷侧轴承温度信号362以及负荷侧进油流量判断模块45、反负荷侧进油流量判断模块46；负荷侧进油流量判断模块45接收负荷侧进油流量开关311和负荷侧轴承温度信号361两个信号，通过对二者信号的综合分析，对电机负荷侧进油情况作出判断，并将判断结果传输至跳车控制单元；反负荷侧进油流量判断模块46接收反负荷侧进油流量开关312和反负荷侧轴承温度信号362两个信号，通过对二者信号的综合分析，对电机反负荷侧进油情况作出判断，并将判断结果传输至跳车控制单元；
跳车控制单元包括跳车判断模块40、跳车执行模块50，跳车判断模块40接收转速判断模块44、负荷侧振动判断模块42、反负荷侧振动判断模块43、温度判断模块41、负荷侧进油流量判断模块45和反负荷侧进油流量判断模块46的判断过程信号，并综合所有判断过程信号，作出进一步的判断结果，并传输至跳车执行模块50，由跳车执行模块50向电机30发出保护跳车控制信号。
为了使电气室公共接地免受无规律干扰源的干扰，最大程度降低信号干扰风险，转速单元的信号接地线345位于现场，即转速探头341的探头线从电机30内部引出至机侧接线箱343后即接地，从而脱离电气室公共接地。
三相定子温度单元中的6支测温探头均选用热电阻，采用四线制接线方式，从电机30内部引出接线至电机外部的机侧接线箱；其中3支在线测温探头中任一支与温度判断模块41电连接时均采用三线制接法，即其第四导线备用，在已接三线中任一导线断路时，以第四导线替代故障导线，快速恢复正常测温；当3支在线测温探头中任一支发生故障时，切换连接对应的备用测温探头，快速恢复正常测温。
进油流量单元中的流量开关由内部带弹簧的滑块和外部磁性开关组成，结构简易，便于安装维护，且成本低廉。
跳车判断模块40、跳车执行模块50以及转速判断模块44、负荷侧振动判断模块42、反负荷侧振动判断模块43、温度判断模块41、负荷侧进油流量判断模块45和反负荷侧进油流量判断模块46为分布式控制系统。
结合流程图6，一种空压机电机跳车保护系统的控制方法，包括以下步骤：
s1、启动空压机电机，驱动空压机运转：空压机加载后，使电机与空压机达到同步，并投入正常运行，输送压缩空气至制氧机后工序；
s2、转速跳车保护：空压机正常运行时，其转速应为一相对恒定的值；
s2.1、在转速判断模块中增加延时功能，当转速信号呈快速尖峰波动并触及跳车值，但该信号延续时间小于预设的延时值时，则判断为外部信号干扰，而非电机转速真实异常，将其过滤并作记录，同时发出报警信号，告知工作人员转速单元设备存在异常；
s2.2、转速异常信号再与电机30电流联锁，当负载增大或电机失步时转速才会真实降低，而这两种情况都将造成电流增大，当转速异常信号超过延时，并且单位时间内电机30电流变化超过预设值，则认为转速真实降低，即触发联锁，电机30保护跳车，否则仅发出报警信号而不跳车；
s3、三相定子温度跳车保护：电机三相定子温度真实上升均需要一段时间，不会突变；三相定子线圈在结构上缠绕在一起，当其中一相温度异常时，其余两相温度也会呈不同程度上升；
s3.1、当任一相温度报警信号和跳车信号同时出现时，判断为接线开路或热电阻本身故障，不跳车，仅发出报警；当三相温度中仅有一相温度显示异常时，判断为接触不良或热电阻本身故障，不跳车，仅发出报警；
s3.2、当其中两相或三相温度均先出现报警，经过一段时间后同步上升，有一相到达跳车值，则认为是真实的温度高表现，即发出跳车信号；
s3.3当故障温度的热电阻所接三线中，仅有1根导线断路时，则在机侧接线箱中启用第四导线，构成新的三线制，恢复温度信号传送；当故障温度的热电阻所接三线中，有2根或3根线断路时，则在机侧接线箱中启用备用热电阻，替代故障热电阻；
s4、振动跳车保护：当电机转轴振动真实异常高时，转轴的振动变化量应是在轴向截面上由x向和y向所构成的平面象限内移动，即x向变化时，y向也变化，反之亦然；
s4.1、在振动判断模块中取消单个振动值异常高跳车联锁但保留报警功能，并增加同一对振动信号的差值运算；
s4.2、当同对振动中，单个振动值异常高、但另一振动值正常，且二者的差值运算结果较大时，则该异常高的振动发出报警，且差值运算也发出报警，但不跳车，此时提醒工作人员电机转轴振动并非真的异常高，而是该单个异常高的振动检测装置存在单体故障；
s4.3、当同对的x向、y向2个振动均异常高，且差值运算结果较小，即低于预设值时，表明电机轴振动真的异常高，则触发联锁，令空压机电机保护跳车；
s5、进油流量跳车保护：进油流量低保护功能是轴瓦温度高保护的间接保护，一旦进油流量真实低至一定程度，轴瓦温度会相应上升，如进油流量真实低，则会导致轴瓦温度真实高；
s5.1、在进油流量判断模块中取消流量低直接跳车联锁但保留报警功能，并将进油流量开关与对应的同侧电机轴瓦温度联锁；
s5.2当进油流量低开关动作，但同侧轴瓦温度没有变化，则判断为流量开关本身故障，只发出报警信号，当同侧轴瓦温度也同时上升，且达到预设值时，则触发联锁跳车。
本发明空压机电机跳车保护系统及其控制方法，避免转速检测装置本身故障引发空压机电机误动作跳车，并且转速信号接地更合理，最大程度降低被其它电信号干扰的风险；避免三相定子温度中单个测温探头本身故障或者接线不良引发空压机电机误动作跳车，并且提供了维持空压机正常运转情况下，快速恢复正常测温的方法；避免单个振动检测装置本身故障引发空压机电机误动作跳车，并且提供判断振动异常高故障究竟源于检测装置本身故障还是电机振动真实异常的参考依据；避免进油流量开关本身故障引发空压机电机误动作跳车，并且保留报警功能，便于及时发现异常并处理。
以上显示和描述了本发明的基本原理、主要特征和本发明的优点。本行业的技术人员应该了解，本发明不受上述实施例的限制，上述实施例和说明书中描述的只是说明本发明的原理，在不脱离本发明精神和范围的前提下本发明还会有各种变化和改进，这些变化和改进都落入要求保护的本发明范围内。本发明要求保护范围由所附的权利要求书及其等同物界定。