关于水泥厂电气设计的若干探讨

论文导读：针对电气专业，咨询公司参照的是IEC标准(国际电工委员会标准)。
关键词：电气，IEC标准，质量管理，文件管理

　　1.设计
　　1.1设计标准
　　10000t/d熟料水泥生产线是我们设计的第一条万吨级水泥生产线项目，业主也相当重视此工程，专门聘请了国际知名咨询公司DCPL对本项目的设计及现场质量进行控制。针对电气专业，咨询公司参照的是IEC标准(国际电工委员会标准)。因此在设计和工程施工上必须满足上述标准，否则咨询公司不会批准设计图纸。
　　1.2高压供电系统
　　高压供电系统采用两路33kV电缆进线至总降，两台2.5 MVA 33/6.6kV主变压器一次侧采用封闭式电缆进线，二次6.6kV侧采用封闭母线桥与中压进线柜连接。变压器室采用半敞开式，便于变压器的散热，并节省了土建费用。同时变压器一二次侧均采用封闭式接线，避免了由于厂区灰尘多影响变压器瓷瓶、母线的绝缘性能。主变压器采用油浸自然冷却方式(ONAN)，设计时已综合考虑了变压器室的朝向，现布置为东南朝向，仅在上午有2-3h要晒到太阳。当地8月份50℃左右气温为年气温最高月份，日产量持续在额定产量10000t，主变压器油温最高为92℃，设置的变压器油温跳闸值为130℃，在环境酷热的条件下主变压器也无须再采用风冷方式(ONAF)。中压柜采用KYN28中置柜，断路器采用ABB VD4真空断路器。微机综合保护装置采用施耐德Sepam系列，4200 kW生料磨磨主电机及5000kW循环风机采用Sepam M87电机差动保护装置。
　　1.3低压供电系统
　　各电气室电源均由总降引来，电气室配电变压器油采用耐高温油油浸自然冷却方式(ONAN)，变压器室同样采用半敞开式。在8月全线达到产量额定情况下，没有一台变压器因为油温高报警。低压配电柜(MCC马达控制中心)采用抽屉式，便于设备的维护与调试。MCC柜采用3P+PE(3相铜母排+PE铜母排)方式给电动机及其他3相用电负荷(就地控制箱、照明电源、辅助电源)配电，避免了以往工程中零(N线)地(PE线)的混乱状况。照明电源及辅助电源(仪表电源等)采用独立的干式变压器进行配电，避免由于大功率电机启动对照明电源及辅助电源的干扰，同时便于分别考核生产设备与照明设备的电耗。
　　应急电源考虑有1l00kW的柴油发电机，提供窑辅传、高温风机辅传、蓖冷机高温段3台冷却风机、燃烧器应急风机、照明等应急负荷在全厂停电故障J清况下的应急电源，确保设备安全。在2007年6月一次当地区域变电站故障造成全厂停电，柴油发电机在短时间内启动起来，所有应急设备均运转，在紧急情况下确保了设备的安全。每个电气室PLC柜及中控室DCS操作系统均提供有UPS电源(不间断电源)。每个电气室的照明电源都从不同配电变压器电源引有联络电源，作为本电气室配电变压器故障时的事故照明电源。
　　1.4 控制系统
　　本项目的DCS(集散控制系统)自动控制系统采用西门子PCS7，CPU采用S7-400，DCS网络采用环网。在中控室设有4个操作站，一个工程师站，两个服务器(双冗余);各电气室设现场站(现场PLC柜)，内设CPU、通讯模块、电源模块、I/O模块。
　　电机控制采用中控优先方式，所有控制信号进PLC柜(包括现场启/停按钮信号)，设备的启停均由中控控制，这样即使是现场单机启动设备都可以实现设备的保护连锁，中控对设备无论在现场启动还是中控启动的状态都一目了然。采用中控优先方式相关费用会有增加(电缆、模块等费用)，但提高了设备运行的自动化程度。
　　自动化仪表中的温度、压力变送器、料位计、料位开关均采用西门子系列产品，针对固体料位(配料库、均化库等)采用雷达式料位计，针对液体水位仪(循环水池等)采用超声波式水位仪。预热器气体分析仪采用西克麦哈克产品(两个高温气体分析仪用在烟室及分解炉、两个低温气体分析仪用在C1筒出口)。由于窑三次风管布置在窑筒体正上方，因此窑筒体3个墩子两侧都有钢结构支架，妨碍了窑筒体扫描仪的工作。为了能完整地监视全窑筒体温度，我们采用了两个窑筒体扫描仪相互对三个支架的阴影部分进行补偿，使得操作员在中控室能在没有阴影的情况下观察全窑体表面真实温度，这对于窑的保护相当重要。窑头罩及蓖冷机采用了带温度测量功能的高温工业电视，操作员在中控室监视画面的同时，也能分辨出不同火焰区的温度情况，有利于更好地操控水泥熟料生产。
　　2.设备安装及调试
　　电气设备的安装调试包括电气设备的检查安装、电缆敷设及检查连接、相关电气设备试验。电气设备安装根据规范要求进行施工。在设备安装及调试中，我们积极与业主和咨询公司沟通，对于他们在检查现场中提出的各种要求，只要是合理的，我们都会积极响应。
　　2.1电气设备的检查安装
　　所有电气设备(高低玉配电柜、变压器、PLC柜等)在安装前均要求进行外观检查，同时作好盘柜(变压器)基础的安装记录，校验基础的水平度及不直度(要求 　　2.2电统教设及检查连接
　　现场照明线路主回路基本都采用电缆，只是在主回路至灯具段采用常规的BV电线，这样既使照明线路敷设在桥架中美观，又使线路在高温环境中不易老化。电缆连接至电机及现场控制箱均使用与电缆规格配套的锁紧头，完成对电缆的固定及设备的密封，这样的安装方式比较安全，现场看起来也非常整齐。国内一般未采取这种方式，因此现场对电机接线盒及现场控制箱作了大量改造。
　　2.3调试
　　中压柜微机综合保护装置Sepam在以往工程设计中采用过，但没有在现场调试使用过。经过大家对设备及资料的大量研究，工程师熟练掌握了Sepam的保护设定及调试，能够根据设备要求完成各项试验(包括相过流、速断、零序动作的电流试验，变压器保护温度、压力、瓦斯在Sepam上信号校验等)，同时能够根据现场跳闸信息及时分析出故障原因。例如2号生料磨主电机(P=4200kW，Ie=423A)在今年2月由于其他原因更换了电机侧差动保护用电流互感器，此后磨机启动时经常报差动故障跳闸，但只要启动起来后就没有问题。当时根据这个现象对主电机、液体启动柜、电缆均进行了检查，一直没有查出故障原因。后来在查对灰钾叨故障信息记录时发现:差动故障总在启动2-3s时间内报警;故障相不固定，有时A相，有时B相。根据此信息我们判定肯定是更换的电流互感器有问题，检查时果然发现电流互感器的级次在订货时被弄错，造成设备在启动瞬间启动电流在824A左右时电机侧及中压柜侧差动保护用电流互感器磁饱和度不一样，从而产生差动电流。
　　
参考文献：
[1]廖智,刘眉. 日产万吨熟料生产线电气自动化系统的配套设计[J]. 新世纪水泥导报, 2007, (03) .
[2]严伟文. 浅谈我国水泥工业电气自动化[J]. 科技资讯, 2008, (09) .
 

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