1福建炼石水泥厂福建炼石水泥厂福建炼石水泥厂福建炼石水泥厂 1#1#1#1#水泥磨水泥磨水泥磨水泥磨技改项目技改项目技改项目技改项目中的电气自动化中的电气自动化中的电气自动化中的电气自动化设计设计设计设计浅析浅析浅析浅析 李春辉 （南京凯盛水泥工业设计研究院，南京 210036） 摘要摘要摘要摘要： 描述了技改项目电气自动化的设计与原生产线电气自动化的衔接， 分析了项目所需电源的可行性。该技改项目具有工期短，投资省，而且性能可靠，利于维护。 0 0 0 0 引言引言引言引言 福建水泥股份有限公司是福建省大型的水泥生产企业, 炼石水泥厂是其下属单位之一,现有 2 条日产 2000t 的新型干法生产线。近年来，当地经济持续发展，水泥需求旺盛，供不应求。为了适应这种形势，业主决定在#1 水泥磨旁增设一套水泥粉磨喂料及辊压机系统，以增加水泥产量。 本项目是技改项目，电气自动化的设计必须与原主体生产线进行衔接，以便于生产设备的维护，备品备件的采购，及现场人员能更快地适应生产需要等。 1 1 1 1 厂内电气自动化现状厂内电气自动化现状厂内电气自动化现状厂内电气自动化现状 （1）厂内对用电设备的供配电、控制、保护、计量等仍然采用传统的方案：低压主回路为空开+接触器+热继电器方案；高压采用固定柜，为熔断器+真空接触器方案。 （2）1#水泥磨电气室有一台 1600kVA ,6.3/0.4kV 的变压器，负荷率低，约为 55%。 （3）1#水泥磨配电站内#5 开关柜（6.3kV）一直处于闲置状态，内部元器件完好，电流互感器变比为 200/5， 而且总降变压器、 总降至 1#水泥磨配电站的高压电缆以及该配电站的进线柜等设备都有充足的余量。 （4）自动化由仪表、执行器和 DCS 系统构成。 厂内 DCS 是西门子公司的系统，分为 3 级：操作管理级、控制级和现场设备级，如图1 所示。 操作管理级由计算机、软件和控制网络构成，完成生产的操作、监视、报警、报表生成等功能。控制网络是目前使用较多的工业以太网。 控制级由控制器、网络构成，完成对现场信号的采集、处理和控制功能，基本配置有CPU 模块、网络通信模块、电源模块、底板等。 2图图图图1 现场设备级由各种电气设备和现场仪表构成，为控制级提供系统的输入/输出（I/O）信号。 图图图图2 2 2 2 2 生产工艺生产工艺生产工艺生产工艺简介简介简介简介，如图如图如图如图 2 2 2 2 所示所示所示所示 图中虚线所示设备是原生产线设备，实线所示设备是本系统新增设备。熟料、石膏和混合材分别经皮带秤配料，组成混合料，由带式输送机 161A.03、161A.04、提升机 161A.08和带式输送机 161A.09 等转运进入选粉机 161A.12。在选粉机内细的混合料和粗的混合料进行分离，细的混合料进入分离器 161A.23，粗的混合料进入稳流仓 161A.13，再进入辊压机161A.17，被压碎成细的混合料，最后又进入提升机 161A.08，如此往复循环。细的混合料经卸灰阀 161A.24 和 161A25 下料，进入皮带机 161A.26，转运至水泥粉磨，这样就可以减少混合料在水泥粉磨中的滞留时间，从而提高生产效率，达到增产的目的。图 2 中 161A.10和 161A.21 是金属探测仪，若检测出金属，则混合料外排，避免了金属对辊压机的伤害。 3 3 3 3 电气自电气自电气自电气自动化设计动化设计动化设计动化设计 （1）本系统有 2 台高压电机，即固定辊电机 161A.17M1 和活动辊电机 161A.17M2，型号是 YRKK450-4， 500kW ， 6000V， 配电与原生产线保持一致， 也采用了固定式开关柜 XGN1-10，主回路是熔断器+真空接触器形式对电机进行供电， 电源引自 1#水泥磨配电站#5 开关柜。 采用水电阻起动，起动电流小于 1.3Ie，对电网和设备的冲击较小。 （2）低压部分，用电设备的总容量为 540kW，电源引自原 1#水泥磨电气室，元器件也与原生产线相同，这样该电气室变压器的负荷率约为 85%，能确保该部分设备的用电要求，同时也节约了投资。 （3）为了保持与原生产线的一致性，MCC 柜使用了非标柜，规格与原柜体规格相同，原理图如图 3 所示。 图中可以看出，有三种控制方式，即测试、手动和中控自动，通过转换开关进行选择。在测试位置时，可通过柜面上的按钮来检测二次回路的好坏。在手动位置时，可通过现场按3钮盒 SBB 和柜面上的按钮来控制设备的运行。在中控位置时，通过 PLC 指令来控制设备，该方式为主要控制方式。 图图图图 3 （4）自动化方面，温度变送器和压力变送器等仪表采用了与原仪表相似的规格型号，这大大地方便了业主对设备的维护。控制仪表从现场采集到信号后，转换成 420mA 的标准信号输入 DCS，供中央控制室进行监控。 厂内 DCS 是西门子公司目前广泛推广使用的控制系统，技术选进，性能稳定，在中央控制室内可对整条水泥生产线进行监控， 为使水泥粉磨喂料系统与原主体生产线进行衔接， 本喂料系统的监控也接入此控制系统中，有利于生产的顺利进行。 本喂料系统在 1#水泥磨电气室旁，设一远程站，与图 1 中所示的 LCS04 现场站通讯。它的全部控制信号都进入该远程站。据统计，DI 数量是 102 点，DO 数量 36 点，AI 数量是39 点，AO 是 3 点，数量不大，配置如图 4 所示。图中所示配置仍为西门子公司产品，使得本站通过现场总线很容易就与原 CPU 连接起来， 组态编程也在原基础上进行， 大大的节约了投资成本。 图图图图 4 4 4 4 4 软件编程软件编程软件编程软件编程 本程序分下位机程序和上位机程序，下位机从现场采集信号，并作适当处理后，经网络上传至上位计算机，对生产进行即时的监视。现场采集的信号也是重要的控制条件，若现场有异常信号发生，控制系统立刻会作出相应的动作，可确保生产设备的安全。 4下位机程序的设计遵循结构化程序设计， 根据物料流动的方向， 将一个复杂的系统按功能划分为几个独立的模块，模块划分遵循“功能独立”原则，每个模块功能分配明确，有利于软件调试、修改和维护。主要的模块有数据计算模块、控制模块、数据显示发送模块等。 上位机程序编制主要包括画面的制作、报警设置、趋势制作及报表生成等事宜，较下位软件要简单些，不再作介绍。 5 5 5 5 结束语结束语结束语结束语 本技改项目从 2006 年 8 月启动以来，在相关单位的通力合作下，已顺利投产，达到了水泥生产线增产增效的目的，而且投资省，工期短，得到了业主的肯定和好评。