鞍鋼1450 冷軋生產(chǎn)線酸再生機組電控系統(tǒng)淺析

張 寧 趙 亮 汪 中

(1.鞍鋼集團(tuán)工程技術(shù)有限公司，遼寧 鞍山；114021；2.鞍鋼股份煉鋼總廠，遼寧 鞍山 114021)

1.概述

鞍鋼1450 冷軋生產(chǎn)線酸再生機組設(shè)有132kW 排煙風(fēng)機兩臺、55kW 輸送風(fēng)機一臺、30kW 助燃風(fēng)機兩臺以及預(yù)濃縮器循環(huán)泵、洗滌塔循環(huán)泵、焙燒爐給料泵、再生酸泵、吸收塔給料泵、水倉泵、新酸泵、廢酸泵、泥漿泵、計量泵、攪拌器、壓濾機、裝袋機、旋轉(zhuǎn)閥、電葫蘆、軸流風(fēng)機等共計140 余臺低壓380VAC/220VAC 用電設(shè)備?？傃b機容量2064kW，其中酸再生站裝機容量為982 kW，容量最大的傳動設(shè)備為132kW 排煙風(fēng)機。本文主要對酸再生機組的供配電、傳動、照明、防雷及接地等進(jìn)行分析研究。

2.供配電

2.1 電壓等級及負(fù)荷類別：

酸再生站屬于二類用電負(fù)荷，需要兩路電源供電。電壓等級：380VAC/220VAC。

2.2 計算負(fù)荷：

酸再生站：裝機容量982kW P30=597kW Q30=476kvar S30=794kVA

2.3 配電：

根據(jù)用電量、用電設(shè)備分布情況及工藝要求，在酸再生站三層（+9.50 平面）設(shè)低壓配電室。配電室為二層，配電室下為電纜夾層。MCC 柜、變頻器柜設(shè)置在配電室一層（+9.50平面）,為酸再生站的電氣傳動設(shè)備進(jìn)行控制。配電室二層設(shè)有兩臺10kV/04～0.23kV 1600kVA 干式變壓器、低壓配電柜，為酸再生站及附近各站低壓負(fù)荷供配電。變壓器的兩路10kV電源引自綜合泵站。正常情況下兩臺變壓器分列運行，事故或檢修時，通過母聯(lián)開關(guān)由一臺變壓器承擔(dān)全部負(fù)荷。

酸再生站軸流風(fēng)機等設(shè)備根據(jù)其布置情況及供電要求，在負(fù)荷附近采用動力配電箱供電，動力配電箱電源引自配電室內(nèi)的低壓開關(guān)柜。

3.電氣控制

酸再生的各種攪拌器、排煙風(fēng)機、焙燒爐給料泵、再生酸泵、吸收塔給料泵等驅(qū)動電機采用變頻調(diào)速控制。其中攪拌器為開環(huán)控制，其它設(shè)備為閉環(huán)控制。采用1 套完整進(jìn)線柜和8 套完整變頻調(diào)速柜，用于控制酸再生裝置的泵、風(fēng)機及攪拌器等?？刂票?、攪拌器及風(fēng)機用西門子的 Micromaster 440 系列變頻器，每臺變頻器上安有一塊通訊模塊，使得所有變頻器構(gòu)成Profibus_DP 網(wǎng)，然后和PLC系統(tǒng)的Profibus_DP 網(wǎng)連接。所有操作信號均由PLC通過Profibus_DP 網(wǎng)傳送指令進(jìn)行控制，每套變頻器系統(tǒng)與PLC的接口除了Profibus_DP 網(wǎng)絡(luò)接口外，還有1個送往PLC系統(tǒng)的硬接點信號（主接觸器分合及反饋信號、刀開關(guān)合閘信號、風(fēng)扇故障信號）。

每臺變頻柜有隔離開關(guān)（含熔斷器及輔助觸點）、進(jìn)線電抗器、軸流風(fēng)機及其它配套元器件。

酸再生傳動設(shè)備采用機旁手動/集中手動/自動三種操作方式，設(shè)備的啟動和關(guān)閉可在現(xiàn)場和操作室控制。

機旁手動：經(jīng)過PLC系統(tǒng)在現(xiàn)場機旁操作箱上對單體設(shè)備進(jìn)行非聯(lián)鎖操作，僅在檢修和單體試車時使用。傳動設(shè)備工作制選擇設(shè)在現(xiàn)場機旁箱上。

集中手動：經(jīng)過PLC系統(tǒng)在操作室內(nèi)通過HMI 畫面對設(shè)備進(jìn)行操作。

自動：經(jīng)過PLC系統(tǒng)按設(shè)定的工藝參數(shù)及程序自動運行。

各層樓梯口（一層在門口）設(shè)置緊急停車開關(guān)。

整個自動化系統(tǒng)將由PLC、HMI和工業(yè)高速通訊網(wǎng)絡(luò)構(gòu)成，完成電氣和儀表自動化監(jiān)控的功能。監(jiān)控工藝范圍如下：1#鹽酸再生裝置、2#鹽酸再生裝置、除硅及罐區(qū)系統(tǒng)。變頻器裝置與系統(tǒng)采用網(wǎng)絡(luò)通訊，PLC通過PROFIBUS 網(wǎng)控制變頻器的運轉(zhuǎn)。

4.連鎖操作：

（1）沖洗水泵：現(xiàn)場選擇使用哪臺泵，泵的啟動和關(guān)閉可在現(xiàn)場和控制室控制?；驔_洗水罐液位＜0.5m時，泵關(guān)閉。

(2)再生酸泵：現(xiàn)場選擇使用哪臺泵，泵的啟動和關(guān)閉可在現(xiàn)場和控制室控制。當(dāng)再生酸液位＜0.5m時，泵關(guān)閉。

(3)新酸泵：泵的啟動和關(guān)閉可在現(xiàn)場和控制室控制。當(dāng)新酸罐液位＜0.5m時，泵關(guān)閉。(4)水倉泵：泵的啟動和關(guān)閉可在現(xiàn)場和控制室控制。當(dāng)廢水坑液位＜0.3m時，泵關(guān)閉。當(dāng)廢水坑液位，＞1.5m時，泵啟動。

（5）焙燒爐給料泵：現(xiàn)場選擇使用哪臺泵，泵的啟動和關(guān)閉可在現(xiàn)場和控制室控制。變頻調(diào)速為閉環(huán)控制。當(dāng)泵出口壓力＜0.18MPa時，泵關(guān)閉。

(6)循環(huán)泵：現(xiàn)場選擇使用哪臺泵，泵的啟動和關(guān)閉可在現(xiàn)場和控制室控制。當(dāng)泵出口壓力＜0.18MPa時，泵關(guān)閉。

(7)吸收塔給料泵：現(xiàn)場選擇使用哪臺泵，泵的啟動和關(guān)閉可在現(xiàn)場和控制室控制。變頻調(diào)速為閉環(huán)控制。當(dāng)收集水罐液位＜0.5m時，泵關(guān)閉。

(8)洗滌塔循環(huán)泵：現(xiàn)場選擇使用哪臺泵，泵的啟動和關(guān)閉可在現(xiàn)場和控制室控制?；蛳礈焖滓何唬?.2m時泵關(guān)閉。

(9)排煙風(fēng)棚：啟動和關(guān)閉可在現(xiàn)場和控制室控制。變頻調(diào)速為閉環(huán)控制。當(dāng)循環(huán)泵不工作時，或預(yù)濃縮器出口煙氣溫度＞110℃，或去預(yù)濃縮器廢酸壓力＜0.9MPa時，關(guān)閉。

（10）助燃風(fēng)機：啟動和關(guān)閉可在現(xiàn)場和控制室控制。當(dāng)排煙風(fēng)機不工作或:爐內(nèi)負(fù)壓＞0.05MPa時，風(fēng)機關(guān)閉。

(11)鐵粉破碎器：啟動和關(guān)閉可在現(xiàn)場和控制室控制。當(dāng)焙燒爐旋轉(zhuǎn)閥不工作時，關(guān)閉。

（12）焙燒爐旋轉(zhuǎn)閥：啟動和關(guān)閉可在現(xiàn)場和控制室控制。試驗操作可在現(xiàn)場按試驗操作按鈕進(jìn)行。當(dāng)輸送風(fēng)機不工作時，關(guān)閉。

（13）輸送風(fēng)機：啟動和關(guān)閉可在現(xiàn)場和控制室控制。

（14）鐵粉過濾器：啟動和關(guān)閉可在現(xiàn)場和控制室控制。

（15）廢酸泵：現(xiàn)場選擇使用哪臺泵，泵的啟動和關(guān)閉可在現(xiàn)場和控制室控制制。當(dāng)廢酸罐液位＜0.5m時，泵關(guān)閉。

5.電力線路及管線敷設(shè)

高壓電源電纜采用阻燃、交聯(lián)、鎧裝銅芯電纜沿電纜溝或直埋敷設(shè)。

低壓動力及控制電纜均采用交聯(lián)阻燃防腐型，敷設(shè)方式為沿電纜橋架及局部穿管敷設(shè)。

6.裝配水平

低壓柜采用抽屜式柜，斷路器、接觸器等元件采用ABB 產(chǎn)品。

本系統(tǒng)采用可編程序控制器（PLC）實現(xiàn)酸再生機組的系統(tǒng)自動聯(lián)鎖控制，并采用HMI 完成動態(tài)模擬畫面顯示、監(jiān)控系統(tǒng)運行及通過鍵盤進(jìn)行工藝參數(shù)設(shè)定和修改。

7.防爆、防腐、防火措施

浸溶塔上方防火等級乙級，防爆等級室外為二區(qū)；再生廠房焙燒爐區(qū)防火等級丙級，防爆等級室內(nèi)為一區(qū)。相應(yīng)區(qū)域要按規(guī)范選擇防火、防爆電氣設(shè)備。電氣照明燈具的選擇、電氣管線布置均應(yīng)按相應(yīng)區(qū)域防爆要求設(shè)計。電氣設(shè)備的選擇、電力管線的敷設(shè)考慮鹽酸氣體的腐蝕。電氣室的入出口洞用防火堵料封堵。

8.電氣照明

室外浸溶塔及廠房需要照明，主廠房5層，各房間及設(shè)備的操作點需照明。照明網(wǎng)絡(luò)電壓380VAC/220VAC。低壓配電室、PLC室、操作室、化驗室采用熒光燈，焙燒爐區(qū)采用防爆燈，其它區(qū)域采用防水防塵燈。電氣室、操作室和化驗室設(shè)事故照明，事故照明采用應(yīng)急燈。

9.接地

酸再生站整個電氣系統(tǒng)的保護(hù)接地采用TN-S 形式，酸再生廠房屋面設(shè)避雷帶（網(wǎng)）并經(jīng)引下線與接地系統(tǒng)連接，接地電阻<4 歐姆。

PLC系統(tǒng)接地要滿足設(shè)備提供商要求。

對于工藝貯槽、罐、塔器及管道等均采用防靜電接地保護(hù)，其接地電阻<10 歐姆。

10.年耗電量

0.3881×107kW.h

11.結(jié)束語

鞍鋼1450 冷軋生產(chǎn)線酸再生機組自調(diào)試運行后，產(chǎn)品各項技術(shù)性能指標(biāo)達(dá)均到了設(shè)計要求。該電控系統(tǒng)在運行中具有穩(wěn)定可靠、控制精度高、操作方便、維修簡單等特點。

[1] GB50052-2009.供配電系統(tǒng)設(shè)計規(guī)范[S].

[2] GB50053-1994.10kV及以下變電所設(shè)計規(guī)范[S].

[3] GB50217-2007.電力工程電纜設(shè)計規(guī)范[S]