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水泥廠自動化電氣自動化設(shè)計(jì)綜述

1.水泥生產(chǎn)線供電

1.1越南緣何日產(chǎn)5000噸水泥生產(chǎn)線的設(shè)計(jì)，設(shè)計(jì)范圍從MV配電站到水泥包裝。整個生產(chǎn)線設(shè)四個MV配電站，六個車間變電所，均采用電容集中補(bǔ)償方式；MV電源引自廠內(nèi)110KV/6KV總降壓站;車間變電源引自不同的MV配電站；生產(chǎn)線一級負(fù)荷保安電源來自廠內(nèi)一臺600KW的柴油發(fā)電機(jī)。

1.2整個5000噸水泥生產(chǎn)線采用DCS控制系統(tǒng)進(jìn)行監(jiān)視和控制，進(jìn)DCS的工藝設(shè)備操作在中央控制室實(shí)現(xiàn)。電氣控制室需人員值班或巡檢，現(xiàn)場生產(chǎn)設(shè)備采用人員巡檢的方式.。

5000噸水泥生產(chǎn)線供配電系統(tǒng)與電氣控制：

2.1中壓供配電及控制系統(tǒng)

越南緣何日產(chǎn)5000噸水泥生產(chǎn)線共設(shè)四座MV配電站，分別為破碎MV站、生料MV站、窯頭MV站、水泥MV站，分別置于在相應(yīng)的車間電氣控制室內(nèi)，供電電源來自廠區(qū)110KV/6KV總降壓站，采用6KV電纜沿廠區(qū)電纜橋架分別引至各MV站，其中，破碎MV站為一路供電進(jìn)線；生料MV站為兩路進(jìn)線；回轉(zhuǎn)窯頭MV站為一路進(jìn)線；水泥MV站為兩路進(jìn)線。兩路進(jìn)線正常情況下母聯(lián)柜斷路器處于分閘狀態(tài)，使兩段進(jìn)線負(fù)荷基本平衡運(yùn)行，其中一路進(jìn)線故障或檢修，手動合母聯(lián)柜開關(guān)，使另一路可供重要設(shè)備運(yùn)行。6kV側(cè)采用德力西高壓開關(guān)柜型號為KYN28-12交流金屬鎧裝封閉移開式開關(guān)設(shè)備, 適用于3~10KV三相交流50HZ系統(tǒng)中,作為接受與分配電能之用，柜內(nèi)真空斷路器選用ABB VD4，額定短路開斷電流（有效值，為31.5kA），操作機(jī)構(gòu)型式為彈簧儲能式，該機(jī)構(gòu)具有機(jī)械手動合分閘裝置及防誤動作措施。既手動儲能時二次來電瞬間電機(jī)或斷路器動作也不會對手動儲能產(chǎn)生震動和沖擊。開關(guān)柜為雙面維護(hù), 前面可檢修斷路器及繼電器室的二次元件, 維護(hù)操動機(jī)構(gòu)、機(jī)械聯(lián)鎖及傳動部分, 后面可維修主母線和電纜終端，開關(guān)柜有可靠的接地系統(tǒng)，可確保運(yùn)行安全。

各中壓配電站開關(guān)柜與DCS的操作方式：

A． 將斷路器小車置于“工作”位置，此時斷路器可在兩個地點(diǎn)進(jìn)行操作，由選擇開關(guān)進(jìn)行選擇：①中壓配電站，②中央控制室。

B． 將斷路器小車置于“實(shí)驗(yàn)”位置，此時只能在開關(guān)柜上進(jìn)行操作，而且只是在對斷路器進(jìn)行實(shí)驗(yàn)時才使用。

C． 只有在斷路器處于“跳閘”位置時，才能將手車退出“工作”位置或“實(shí)驗(yàn)”位置。

開關(guān)柜采用Schneider微機(jī)綜合保護(hù)裝置，微機(jī)綜合自動保護(hù)裝置安裝在高壓開關(guān)柜上，裝置通過Profibus DP通訊接口引入DCS，保護(hù)裝置的顯示窗口和操作菜單均為大屏幕的LCD顯示屏，可利用功能鍵調(diào)看和顯示各種數(shù)據(jù)、參數(shù)，并可進(jìn)行參數(shù)修改和保護(hù)定值整定(有密碼保護(hù))以及動作信號燈的復(fù)歸、自保持信號的復(fù)歸、故障記錄器的清零等。可實(shí)現(xiàn)遠(yuǎn)方/就地分合閘，并形成電能管理系統(tǒng)。

中壓開關(guān)柜的操作電源由直流屏中引來的DC110V電源來滿足操作要求，直流操作電源來自免維護(hù)直流蓄電池屏，該系統(tǒng)交流輸入電源為雙回輸入，互為備用，自動投入；直流系統(tǒng)采用微機(jī)控制技術(shù)，能自動進(jìn)行充電、浮充電、自動調(diào)壓、兩路電源互為備用，保證交流充電電源的可靠性；通訊系統(tǒng)可通過RS232或RS485串行口，以MODBUS規(guī)約實(shí)現(xiàn)與上位機(jī)的通信，將數(shù)據(jù)上送，實(shí)現(xiàn)直流系統(tǒng)的集中監(jiān)視功能；監(jiān)控單元采用圖形化顯示、觸摸人機(jī)界面，大屏幕，漢化中文菜單，使設(shè)備的操作更為簡便，并可進(jìn)行參數(shù)設(shè)定、調(diào)節(jié)。并具有密碼權(quán)限管理措施，杜絕非法操作，從而保障設(shè)備安全可靠運(yùn)行。

6KV中壓補(bǔ)償集中設(shè)置在各MV配電站內(nèi)，投切開關(guān)采用ABB高壓真空接觸器，整機(jī)保護(hù)功能為過壓、過流、欠壓、短路、缺相、諧波超限、防雷、

電容器10min保護(hù)、日投切次數(shù)保護(hù)，耐受短路電流31.5kA。系統(tǒng)不設(shè)中壓電機(jī)就地補(bǔ)償。集中補(bǔ)償設(shè)有自動投切功能，保證補(bǔ)償后功率因數(shù)在0.95以上。

。6KV繞線電機(jī)采用ZDQ6型液體變阻器起動，液體變阻器安裝在相應(yīng)的電氣控制室內(nèi)。其本體與控制箱合為一體，采用PLC控制。液體變阻器提供三個無源接點(diǎn)給中控，分別為允許合閘信號、轉(zhuǎn)子回路短接（起動結(jié)束）信號　、綜合故障信號并提供二個無源接點(diǎn)給高壓柜，分別為允許合閘信號　（電極上限，轉(zhuǎn)子未短接，電源備妥，無故障）、綜合故障信號。高壓柜提供一個無源接點(diǎn)給液體變阻器，為水阻柜驅(qū)動信號。

2.2低壓供配電系統(tǒng)及控制：

  在整個生產(chǎn)線中設(shè)置了六個車間變電所，就近為低壓負(fù)荷供電，車間變電所均設(shè)在相近的車間電氣室內(nèi)，配電變壓器均采用S11-M型油浸式，負(fù)荷率小于75%，變壓器最大容量不超過2000kVA，變壓器布置采用抬高地坪方式并為電纜進(jìn)出線。

， 車間變電所一覽表

1. 石灰石變電所設(shè)置在石灰是車間旁：負(fù)責(zé)石灰石、石灰石預(yù)均化及輸送供電；

2. 原料變電所設(shè)置在窯尾收塵器底層：負(fù)責(zé)為輔料破碎、輔料預(yù)均化及輸送（堆料部分），生料配料站，生料粉磨及廢氣系統(tǒng)、窯尾框架，窯中，循環(huán)水泵房供電；

3. 煤磨變電所設(shè)置在煤磨車間內(nèi)：負(fù)責(zé)為煤磨車間用電設(shè)備供電；

4. 窯頭變電所設(shè)置在窯頭收塵器底層：負(fù)責(zé)為窯頭及蓖冷機(jī)、孰料輸送至孰料庫頂、空壓機(jī)站用電設(shè)備供電；

5. 水泥磨變電所設(shè)置在水泥磨車間內(nèi)：負(fù)責(zé)為輔料預(yù)均化及輸送（取料部分）、水泥配料站、水泥粉磨車間、水泥庫頂用電設(shè)備供電：

6. 包裝變電所設(shè)置在包裝車間內(nèi)：負(fù)責(zé)為水泥庫底、包裝車間、散裝車間的用電設(shè)備供電

車間電氣室低壓配電柜和馬達(dá)控制柜為抽出式開關(guān)柜，柜頂母排聯(lián)通

車間動力變壓器設(shè)在獨(dú)立的變壓器室內(nèi)，本車間電氣室內(nèi)有中壓開關(guān)柜的變壓器一次側(cè)進(jìn)線從中壓柜以電纜連接方式直接接入變壓器一次側(cè)。但煤磨電氣室和水泥包裝電氣室由于距離中壓開關(guān)柜較遠(yuǎn)，在變壓器室內(nèi)設(shè)置了10KV隔離開關(guān)，高低壓均為電纜進(jìn)出線。車間變設(shè)置低壓集中電容補(bǔ)償方式，補(bǔ)償柜母線和低壓進(jìn)線柜、低壓控制柜母線相連，設(shè)有自動分投切功能，補(bǔ)償后功率因數(shù)達(dá)到0.95以上。

水泥生產(chǎn)線的一級負(fù)荷保安電源來自應(yīng)急柴油發(fā)電機(jī)組，保安電源為380V，50Hz。600KW，需要由應(yīng)急柴油發(fā)電機(jī)供電的設(shè)備主要有：DCS、高溫風(fēng)機(jī)輔傳電機(jī)，窯輔傳電機(jī)、篦冷機(jī)一號、二號風(fēng)機(jī)電機(jī)及部分照明燈具。發(fā)電機(jī)輸出電源通過電纜溝中的電纜引入應(yīng)急電源輸出柜，發(fā)電機(jī)組具備正常供電斷電自動啟動的功能，啟動信號來自DCS提供的干接點(diǎn)信號。發(fā)電機(jī)組設(shè)置控制屏，控制屏具有機(jī)組的各種保護(hù)功能如：柴油機(jī)油壓過低、柴油機(jī)水溫過高、機(jī)組超速等，并可將故障和報(bào)警信號引入DCS。控制屏可指示三相電流、電壓、頻率、有功功率、cosφ等參數(shù)。發(fā)電機(jī)組啟動用蓄電池及充電機(jī)，充電機(jī)可接受400V市電，完成對蓄電池組的浮充。發(fā)電機(jī)出線接至ECC柜，并由ECC柜分配至各車間低壓配電柜。

本水泥生產(chǎn)線設(shè)有六座電氣室（含車間變）和六座電氣控制室，分別是：石灰石破碎電氣室、生料粉磨電氣室、窯頭及冷卻機(jī)電氣室、煤磨電氣室、水泥粉磨電氣室、水泥包裝電氣室；石灰石均化及輸送電氣控制室、輔料破碎及輸送控制室、原料配料電氣控制室、窯尾電氣控制室、水泥配料電氣控制室、孰料儲存電氣控制室，其中石灰石破碎電氣室、生料粉磨電氣室、窯頭及冷卻機(jī)電氣室、水泥粉磨電氣室內(nèi)分別設(shè)6KV開關(guān)柜，為生產(chǎn)線的中壓電機(jī)和各車間變電所的變壓器配電。

在原料、生料窯尾、窯頭、水泥磨和包裝車間電氣室內(nèi)部分重要設(shè)備電源進(jìn)線分別來自正常供電變壓器和應(yīng)急發(fā)電機(jī)機(jī)組，兩路電源可以自動相互切換。發(fā)電機(jī)具備正常供電斷電自動啟動的功能，啟動信號來自DCS提供的干接點(diǎn)信號，當(dāng)正常供電丟失時，DCS啟動應(yīng)急發(fā)電機(jī)，EMCC的電源進(jìn)線自動切換到應(yīng)急回路；但是，當(dāng)正常供電恢復(fù)時，需人工切回正常供電回路。

2.3低壓電機(jī)拖動控制

2.3.1水泥生產(chǎn)線電機(jī)拖動控制

   水泥生產(chǎn)線上250kW以下電機(jī)采用低壓380V，250kW及以上電機(jī)采用6kV高壓，

75kW以下低壓鼠籠電機(jī)采用全壓起動，75kW及以上低壓鼠籠電機(jī)采用軟起動器起動，軟起動器安裝在相應(yīng)車間電氣室內(nèi)。

生產(chǎn)線中喂料設(shè)備、風(fēng)機(jī)及需要調(diào)速控制的低壓鼠籠電機(jī)采用全數(shù)字式變頻調(diào)速裝置起動與調(diào)速，變頻器與DCS之間采用profibus-dp通訊方式，變頻調(diào)速裝置安裝在相應(yīng)車間控制室內(nèi)，變頻電動機(jī)轉(zhuǎn)速設(shè)定方式有兩種：中控設(shè)定和柜面上的變頻器控制面板設(shè)定。

一般電動機(jī)控制操作分為三種方式：中控聯(lián)鎖控制、中控解鎖控制、現(xiàn)場機(jī)旁控制。控制方式選擇在中控實(shí)現(xiàn)，并在顯示器上顯示生產(chǎn)設(shè)備采用集中和機(jī)旁兩種控制方式，通過中控操作站上軟轉(zhuǎn)換開關(guān)切換，只有在中控將轉(zhuǎn)換開關(guān)設(shè)在機(jī)旁狀態(tài)時，機(jī)旁按鈕盒上的啟動按鈕才能有效，但機(jī)旁按鈕盒上的停機(jī)按鈕在任何狀態(tài)下均起作用。機(jī)旁控制用于設(shè)備檢修及調(diào)試，機(jī)旁控制時設(shè)備之間沒有聯(lián)鎖，開停由人工操作。正常生產(chǎn)時設(shè)備均采用集中操作方式，設(shè)備之間按順序起停，并實(shí)現(xiàn)故障聯(lián)鎖停機(jī)，集中方式由中控室DCS控制。在集中方式下生產(chǎn)設(shè)備的機(jī)旁按鈕盒只用于故障緊急停機(jī)，不能用于設(shè)備起動。

電磁閥的控制主要采用集中控制方式，由中控控制，機(jī)旁只能采用分?jǐn)鄼C(jī)旁分線箱內(nèi)的空氣開關(guān)方式操作。

另外，一些設(shè)備隨機(jī)帶有檢測控制裝置，如：皮帶機(jī)帶有拉繩開關(guān)、跑偏開關(guān)及速度檢測，提升機(jī)帶有料位開關(guān)、跑偏開關(guān)及速度檢測，電液推桿帶有位置檢測等。這些檢測控制裝置有的用于設(shè)備起停控制，有的用于設(shè)備狀態(tài)報(bào)警。

生產(chǎn)線中主機(jī)設(shè)備帶有潤滑油站及液壓油站，這些油站部分配有現(xiàn)場控制柜（箱），當(dāng)設(shè)備進(jìn)行現(xiàn)場檢修及調(diào)試時，通過油站的現(xiàn)場控制柜進(jìn)行控制操作；當(dāng)正常生產(chǎn)時，由中控室DCS直接控制各油站的起停運(yùn)行，現(xiàn)場與中控由中控進(jìn)行切換。

現(xiàn)場控制按鈕盒有四種形式：1、單急停按鈕，用于現(xiàn)場不需起動的設(shè)備。 2、雙按鈕，一起一停，用于絕大多數(shù)電機(jī)的機(jī)旁起停。3、三按鈕，兩起一停，用于正反轉(zhuǎn)電機(jī)，正轉(zhuǎn)啟動、反轉(zhuǎn)啟動和停止。4、一按鈕，用于變頻調(diào)速電機(jī)，停止。

預(yù)告信號是用于中控起動現(xiàn)場設(shè)備時，對現(xiàn)場人員進(jìn)行警示，提示人員離開危險(xiǎn)地帶。預(yù)告信號（電鈴）由中控直接控制，每次啟動設(shè)備前，發(fā)出約15秒的電鈴聲。

2.3.2 廠區(qū)與車間照明。

2.4.1 生產(chǎn)線的照明分為三類：正常照明、應(yīng)急照明。照明的電源軍引自正常照明配電箱，應(yīng)急照明采用帶蓄電池的應(yīng)急燈。重要車間的照明均為雙電源供電，一路來自本車間，另一路來自應(yīng)急發(fā)電機(jī)組。

2.4.2 所有燈具均為220V AC。

2.4.2 廠區(qū)照明：廠區(qū)照明采用鈉燈光源，道路燈具，一般燈具燈桿為4m.過路燈具燈桿為6m。廠區(qū)設(shè)照明控制箱，可光控、定時和手動啟動。

2.4.3車間內(nèi)及廠區(qū)路燈照明主要采用CXTG64高效節(jié)能反射型投光燈，允許露天安裝，具備防水、防塵、防震、防護(hù)等級為IP65。燈體為鋁壓鑄，外表噴塑處理，燈體與燈泡之間配用耐高溫，抗老化橡膠密封圈，燈具可以上下、左右任意調(diào)節(jié)方向和角度

控制室主要采用CXYG2-2(36W)熒光燈，插座開關(guān)帶漏電保護(hù)并設(shè)空調(diào)插座；控制室內(nèi)安裝有應(yīng)急照明燈（5W）；大控制室內(nèi)設(shè)分體式空調(diào)，空調(diào)臺數(shù)按面積設(shè)計(jì)，照明電源均來自照明配電箱，照明配電箱，插座及開關(guān)均為暗裝。車間內(nèi)照明不設(shè)開關(guān)，控制室內(nèi)照明線暗敷，車間內(nèi)照明線明敷，照明線均采用BV-500V電線。

2.4.3 大電氣室設(shè)進(jìn)出口設(shè)光字排，窯尾煙囪設(shè)JZ-7飛行警示燈。

2.3.3 電纜與電纜敷設(shè)

全廠6kV動力電纜采用YJV-10KV交聯(lián)聚乙烯絕緣電力電纜；0.38kV動力電纜采用VV- 1kV電力電纜;變頻電機(jī)電纜選用BPYJVP-1KV;控制電纜采用KVV-0.69KV,截面為1.5mm2纜;一般屏蔽電纜選用DJYPVP-1.0KV,耐高溫屏蔽電纜選用KFFR，補(bǔ)償導(dǎo)線采用KC-GB-VV

信號電纜采用屏蔽軟電纜電纜。

電纜在橋架上的敷設(shè)按從下到上依次為中壓電纜(6kv)、低壓動力電纜（380V）、控制電纜、信號電纜（通訊電纜）分層敷設(shè)，屏蔽電纜分層或穿管敷設(shè)（與其他電纜敷設(shè)在同一橋架時）。

廠區(qū)戶外電纜主要采用電纜橋架敷設(shè)；車間內(nèi)根據(jù)現(xiàn)場情況采用電纜溝﹑橋架﹑穿管埋地敷設(shè)方式

2.3.4 防雷與接地

廠區(qū)設(shè)統(tǒng)一的接地系統(tǒng)，即保護(hù)接地﹑工作接地和防雷接地系統(tǒng)為同意接地網(wǎng)路，接地電阻小于1歐姆。設(shè)備的電氣保護(hù)接地和建筑物防雷接地均使用該接地系統(tǒng)。但DCS及儀表使用獨(dú)立的弱電接地系統(tǒng)，該弱電接地系統(tǒng)接地電阻小于1歐姆，埋設(shè)在中控室附近，全廠其他電氣室、控制室的弱電接地均通過電纜連接到中控室弱電接地。

建筑防雷設(shè)計(jì)要求：

1）建筑物屋面周邊每隔18~20m應(yīng)采用引下線接第一次；

2）現(xiàn)場澆制的或由預(yù)制構(gòu)件組成的鋼筋混凝土屋面及基礎(chǔ)，其鋼筋宜綁扎或焊接成閉合回路；

3）所有避雷針應(yīng)采用與避雷帶互相連接；

  4） 防雷接地所用材料為：避雷針采用鋼管;針長小于1m采用圓鋼12mm; 針長1~2mm采用圓鋼16mm; 煙囪頂上的針采用25mm;

  暗敷引下線采用圓鋼不小于12mm，明敷引下線采用圓鋼16mm（如是鋼管，

度為4mm；）

 垂直接地極采用圓鋼截面積為25mm2.

廠區(qū)低壓電氣接地系統(tǒng)采用TN－C-S系統(tǒng)。防雷接地采用建筑物內(nèi)主筋或施工時在柱內(nèi)預(yù)埋不小于￠12鋼筋作接地引下線，達(dá)不到極地電阻要求則需沿建筑物周邊補(bǔ)設(shè)接地裝置。需作明敷引下線的建筑物采用不小于￠12的鍍鋅圓鋼與接地極相連，
第三章  自動化儀表與通訊系統(tǒng)

3.1 主要檢測控制儀器儀表

溫度檢測主要采用熱電阻和熱電偶，窯筒體測溫采用窯胴體溫度監(jiān)控及在線分析系統(tǒng)。設(shè)備上的軸承測溫、窯托輪測溫及電機(jī)繞組測溫的熱電阻由設(shè)備配套提供，軸承測溫通過溫度變送器將4~20mA的電流信號引進(jìn)DC；電機(jī)繞組測溫（多點(diǎn)）通過溫度遠(yuǎn)傳儀表將4~20mA的電流信號引進(jìn)DC，該產(chǎn)品可同時測量6個測溫點(diǎn)，并將各個測溫回路中的溫度比較以后，把最高溫度的一個點(diǎn)作為輸出。該表具有現(xiàn)場溫度數(shù)字指示，可以通過面板上的按鍵逐個觀看各點(diǎn)的溫度，此設(shè)備安裝在需測設(shè)備的附近。

正負(fù)壓力檢測主要采用差壓（壓力）變送器，篦冷機(jī)風(fēng)機(jī)進(jìn)口的風(fēng)量檢測也采用差壓變送器，信號進(jìn)DCS。

圓庫的連續(xù)料位檢測采用VEGAPULS68、VEGAPULS67雷達(dá)料位計(jì)，4～20mA輸出/24VDC二線制，一體式傳感器；小倉采用VEGACAP62（棒式側(cè)裝）、VEGACAP65（纜式頂裝）料位開關(guān)；料倉的連續(xù)料位檢測采用稱重傳感器，水箱水位檢測采用靜壓式液位計(jì)。水流量檢測采用渦街流量計(jì)。

窯尾煙室設(shè)PS6500型CO、O2、NOX高溫氣體分析儀系配取樣探頭一套，預(yù)熱器出口設(shè)PS6500型CO、O2 、NOX氣體分析儀系統(tǒng)配取樣探頭一套，、煤粉倉設(shè)PS6500型CO氣體分析儀系統(tǒng)（雙巡檢）配PP1170氣體取樣探頭兩套。

電動執(zhí)行器采用天津伯納德公司帶伺放的電子式一體化產(chǎn)品，電動執(zhí)行器直接由DCS控制，輸入/輸出信號為4~20mA。為了防止干擾，對調(diào)速皮帶稱、沖板流量計(jì)、電動執(zhí)行器、變頻器和軟啟動器等設(shè)備進(jìn)DCS的模擬信號采用信號隔離器。

窯頭設(shè)比色高溫計(jì)和電視看火，篦冷機(jī)設(shè)電視看火。在生產(chǎn)線的重要崗位設(shè)電視監(jiān)視。

隨水泥生產(chǎn)線 水泥設(shè)備配套提供的主要連續(xù)檢測信號有：立磨振動檢測、立磨料層測厚、篦冷機(jī)篦床位移檢測、油站溫度檢測等。隨設(shè)備配套提供的主要開關(guān)量檢測信號有：油站油壓、油位檢測，提升機(jī)料位、跑偏及失速檢測，皮帶機(jī)跑偏及失速檢測，電液推桿等設(shè)備的位置檢測等。

水泥生產(chǎn)線自動化,5000噸水泥生產(chǎn)線,新型干法水泥生產(chǎn)線,水泥廠自動化
 
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