田 甜, 劉義艷, 王彩霞

(長安大學(xué) 電子與控制工程學(xué)院, 陜西 西安 710064)

0 引 言

目前,在砂石加工原材料價(jià)格日漸上漲的情況下,人們越來越關(guān)注砂石加工系統(tǒng)。因此,穩(wěn)定、可靠、有效的供配電系統(tǒng)在砂石加工生產(chǎn)類行業(yè)有著重要的作用。

傳統(tǒng)的砂石加工系統(tǒng)一般是針對系統(tǒng)的純電氣控制部分進(jìn)行設(shè)計(jì),控制系統(tǒng)達(dá)到基本的預(yù)期效果,但系統(tǒng)的安全性、穩(wěn)定性和可靠性都比較差,而且加工系統(tǒng)的廢水不能重復(fù)利用[1]。為解決這些問題,在傳統(tǒng)的系統(tǒng)中加入廢水處理設(shè)計(jì),使系統(tǒng)的性能有一定的改進(jìn),但還是存在系統(tǒng)控制不易等問題。針對以上問題,砂石電氣配電系統(tǒng)設(shè)計(jì)在改進(jìn)后的系統(tǒng)中加入控制部分,以提高系統(tǒng)的整體性能。

1 設(shè)計(jì)依據(jù)及電源

1.1 設(shè)計(jì)依據(jù)

黃金峽水利樞紐砂石加工供配電整體設(shè)計(jì)主要依據(jù)國家標(biāo)準(zhǔn)GB 50054—2011《低壓配電設(shè)計(jì)規(guī)范》、GB 50052—2009《供配電系統(tǒng)設(shè)計(jì)規(guī)范》、JGJ 16—2008《民用建筑電氣設(shè)計(jì)規(guī)范》及其他有關(guān)國家及地方的相關(guān)規(guī)程、規(guī)范及標(biāo)準(zhǔn)。

1.2 裝機(jī)容量

該工程總的裝機(jī)容量約為1 323.7 kW,用電負(fù)荷計(jì)算表如表1所示。

1.3 電源

系統(tǒng)電源選用的是三相交流電380 V,工頻為50 Hz,電壓波動范圍要求不超過±5%,提供6路電源,分別引至5臺壓縮機(jī)和1臺配電柜電源開關(guān)接線端子處,在電源的進(jìn)線處做重復(fù)接地,將N線與PE線嚴(yán)格分開。

2 低壓配電系統(tǒng)

一般情況下,交流低壓配電系統(tǒng)的配電電壓為220/380 V。低壓配電系統(tǒng)的設(shè)計(jì)內(nèi)容主要包括系統(tǒng)接線、接地方式、設(shè)備選型、線路及設(shè)備

表1 用電負(fù)荷計(jì)算表

保護(hù)、設(shè)備的布置安裝以及管道線路的選擇和敷設(shè),是供配電系統(tǒng)的一個(gè)環(huán)節(jié)。由于低壓配電系統(tǒng)有3種不同的保護(hù)接地方式,故形成IT、TT、TN 3種系統(tǒng)。其中IT和TT系統(tǒng)的外部導(dǎo)電部分通過各自的保護(hù)線(保護(hù)接地)直接接地;TN系統(tǒng)的外部導(dǎo)電部分通過公共保護(hù)線直接連接電源的中性點(diǎn)。

低壓配電系統(tǒng)中繼電保護(hù)的主要作用是有故障出現(xiàn)時(shí),可以自動、快速并且有選擇性地將系統(tǒng)中的故障元器件切除,保證故障元器件免遭燒毀,確保系統(tǒng)正常部分迅速恢復(fù)工作。

2.1 低壓配電系統(tǒng)

低壓配電模塊直接影響系統(tǒng)的運(yùn)行,故設(shè)計(jì)砂石加工供配電系統(tǒng)時(shí),低壓配電部分相當(dāng)重要[2]。方案中的砂石加工系統(tǒng)配電柜采用放射式配電至蒸發(fā)冷控制柜、氨泵控制柜以及鼓風(fēng)機(jī)控制柜。壓縮機(jī)控制柜機(jī)組由廠家配置,并且由用戶提供電源。低壓配電系統(tǒng)干線如圖1所示。

2.1.1 低壓配電柜的安裝

配電柜中一般裝有各種繼電保護(hù)裝置,配電柜正式進(jìn)入施工現(xiàn)場安裝時(shí)應(yīng)先檢查其內(nèi)部各種電氣保護(hù)裝置及元件,確保有完整的絕緣器件,同時(shí)保證每個(gè)絕緣器件無損傷、無裂紋等瑕疵,其次應(yīng)核查配電柜號碼與安裝位置的一致性,根據(jù)設(shè)計(jì)圖紙檢查柜子內(nèi)部回路。柜門的接地應(yīng)采用軟銅編織線和專用端子,端子排與多股導(dǎo)線連接時(shí)應(yīng)注意壓線端子的安裝,然后一起涮錫,壓在端子排上。配電柜的裝配位置應(yīng)避免陽光直射、水接觸、潮氣等。

備注:AP1～AP5為壓縮機(jī)啟動柜;AP6為蒸發(fā)冷控制柜(含2臺離心泵);AP7為氨泵控制柜;AP8、AP9為鼓風(fēng)機(jī)控制柜;AP10為軸流風(fēng)機(jī)控制柜

圖1低壓配電系統(tǒng)干線

2.1.2 橋架的安裝

橋架是用來支撐和放電纜的支架。當(dāng)橋架安裝在室內(nèi)時(shí),應(yīng)在建筑物的墻壁、柱子、橫梁和地板上安裝,要使建筑物的綜合管廊得以使用,則在管道一側(cè)或上方平行放置,并考慮下線和各分支線盡量避免交錯(cuò)。一般情況下,根據(jù)場地的設(shè)置條件確定橋梁的固定方法。

在低壓配電系統(tǒng)中,當(dāng)電纜橋架由建筑物外部進(jìn)入到建筑物內(nèi)部時(shí),橋架向外坡度不該小于1/100,電纜橋架和用電設(shè)備交越時(shí)之間的實(shí)際距離≥0.5 m,而且當(dāng)兩套電纜橋架平行放置在同一高度時(shí),它們之間的明顯距離不得小于0.6 m。水平的電纜橋架宜采用鍍鋅槽式的金屬橋架。

2.1.3 照明器具的安裝

照明器具的安裝位置不固定,而是根據(jù)具體的配電系統(tǒng)選擇正確的方式,這就要求在安裝燈具前要詳細(xì)了解整個(gè)電氣系統(tǒng)的設(shè)計(jì),以保證安裝的合理性。

燈具不得直接裝設(shè)在可燃件上,尤其在低壓配電裝置與母線的正上方不可安裝燈具。當(dāng)燈具間隔地平面裝設(shè)距離<2.4 m時(shí),燈具的一些可能暴露在外的導(dǎo)體必須接地(PE)或者接零(PEN),同時(shí)應(yīng)有專用的接地螺栓(有標(biāo)志)。

2.2 設(shè)備選型

配電柜、制冷設(shè)備的控制柜均采用GGD型標(biāo)準(zhǔn)柜,柜內(nèi)主要元器件采用國內(nèi)外知名品牌產(chǎn)品(主要是常熟開關(guān)制造有限公司);壓縮機(jī)控制由壓縮機(jī)廠家配套。配電柜、蒸發(fā)冷控制柜以及鼓風(fēng)機(jī)控制柜均在機(jī)房內(nèi)落地安裝。配電柜進(jìn)線方法選用上進(jìn)上出線,電控柜的進(jìn)出線電纜主要沿橋架敷設(shè)。照明配電分箱安裝在冷庫的門口,采用掛墻式安裝。照明配電部分電路由系統(tǒng)總配電柜的照明專用回路引來。

2.3 線路敷設(shè)

一般情況下,選用YJV交聯(lián)型護(hù)套電力電纜電源線在主路由處采用電纜橋架敷設(shè),出橋架后穿金屬管敷設(shè)至各設(shè)備終端,電纜在接入設(shè)備時(shí)電纜接頭處需做防水處理,整個(gè)線路敷設(shè)應(yīng)滿足電氣線路敷設(shè)施工工藝標(biāo)準(zhǔn)。當(dāng)線路暗配時(shí),應(yīng)沿最近的路線鋪設(shè)電線保護(hù)管,減少建筑物的彎曲,并將其埋設(shè)在建筑物內(nèi),如果穿管布線的管路較長或者有彎時(shí),可適當(dāng)加裝拉線盒,暗敷設(shè)的金屬管壁厚不得小于1.5 mm。在建筑物和建筑物表面之間的電線保護(hù)管道距離不應(yīng)小于15 mm。

3 控制系統(tǒng)方案設(shè)計(jì)

3.1 控制系統(tǒng)

為了系統(tǒng)能安全運(yùn)行和及時(shí)發(fā)現(xiàn)系統(tǒng)故障,設(shè)計(jì)一套控制系統(tǒng),分為監(jiān)控層、控制層、設(shè)備層?？刂葡到y(tǒng)結(jié)構(gòu)如圖2所示。

圖2 控制系統(tǒng)結(jié)構(gòu)

監(jiān)控層部署亞控組態(tài)軟件(組態(tài)王),采用組態(tài)王作為軟件系統(tǒng),運(yùn)行可靠。該系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)統(tǒng)一的監(jiān)控管理解決方案[3],組態(tài)軟件實(shí)現(xiàn)砂石系統(tǒng)中各種設(shè)備操作運(yùn)行的集中監(jiān)控,并可遠(yuǎn)程控制設(shè)備的工作狀態(tài)、運(yùn)行狀況,實(shí)現(xiàn)系統(tǒng)故障告警、提醒等功能。在亞控組態(tài)軟件的監(jiān)控管理下可清楚地看到系統(tǒng)的運(yùn)行過程以及是否出現(xiàn)故障。當(dāng)出現(xiàn)故障時(shí),畫面上的故障處會不斷地閃爍,以提醒工作人員,更加提升系統(tǒng)安全運(yùn)行的有效性。

控制層是控制系統(tǒng)的核心部分,在砂石加工系統(tǒng)的運(yùn)行管理中起著“承前啟后”的作用。“啟后”主要是通過采集現(xiàn)場設(shè)備的一些數(shù)據(jù),實(shí)現(xiàn)控制功能;“承前”是通過上位機(jī)的監(jiān)控系統(tǒng)提供系列數(shù)據(jù),通過上位機(jī)接收傳送過來的各種控制命令,實(shí)現(xiàn)對現(xiàn)場設(shè)備的控制。該項(xiàng)目控制層主要采用西門子PLC作為控制器,通過PLC采集各個(gè)設(shè)備的運(yùn)行信號,自動實(shí)現(xiàn)工藝設(shè)備的啟動和停止。同時(shí)也可采用人工指令控制。設(shè)備層主要指砂石系統(tǒng)中的傳感器、鄂破機(jī),膠帶機(jī),洗砂機(jī)、棒磨機(jī)等設(shè)備。

3.2 砂石加工系統(tǒng)工藝流程

系統(tǒng)可將生產(chǎn)的砂石按規(guī)定大小分離出來,從而達(dá)到砂石的合理使用。從分離設(shè)備排放出來的濃漿存放在濃漿池,再經(jīng)過一級、二級沉淀池沉淀后回到濾井,最終實(shí)現(xiàn)循環(huán)水利用。砂石加工系統(tǒng)工藝流程如圖3所示。

圖3 砂石加工系統(tǒng)工藝流程

4 結(jié) 語

結(jié)合傳統(tǒng)的黃金峽砂石加工系統(tǒng),提出在砂石加工供配電系統(tǒng)中加入控制系統(tǒng)的設(shè)計(jì)方法,通過將純電氣系統(tǒng)與控制系統(tǒng)結(jié)合,實(shí)現(xiàn)對整個(gè)砂石加工系統(tǒng)的優(yōu)良控制。設(shè)計(jì)結(jié)果表明,該設(shè)計(jì)方法大大改善砂石加工供配電系統(tǒng)的安全性、穩(wěn)定性、可靠性,有利于現(xiàn)場操作人員的工作。

[1]童綏福.水利水電工程砂石料加工及混凝土拌和系統(tǒng)設(shè)計(jì)及實(shí)驗(yàn)效果[J].黑龍江水利,2016,2(8):69-71.

[2]成梁,劉穎異,袁海文.低壓配電設(shè)備通用自動測試系統(tǒng)的設(shè)計(jì)與實(shí)現(xiàn)[J].應(yīng)用科技,2017,44(5):35-39.

[3]包順強(qiáng),陳水順,李志平.上海世博會主題館供配電系統(tǒng)設(shè)計(jì)[J].現(xiàn)代建筑電氣,2010,1(1):40-44.