熟料生產(chǎn)線電氣及生產(chǎn)過程自動化方案

1、熟料甘線電自動化耐方案1.電氣1. 1電源設(shè)計長清粉磨站內(nèi)原有35kV變電站一座，向廠區(qū)內(nèi)的6kV變壓器和6kV高壓電 機以及104國道以西正在興建的山水集團(tuán)建材工業(yè)園供電為降低投資，計劃 保留原有的變電站.同時為滿足4#線的用電需要及根據(jù)城市電力網(wǎng)規(guī)劃設(shè)計 原則和安全可靠，經(jīng)濟合理的原則，廠內(nèi)新建總降壓站一座。2供配電系統(tǒng)（方案一）：保留現(xiàn)有35kV變電站和現(xiàn)有配電回路，另為新建生產(chǎn)線設(shè)戶內(nèi)式35kV 總降壓變電站一座，內(nèi)設(shè)35/6. 3kV 20MVA有載調(diào)壓變壓器一臺。設(shè)6kV配電站一座：生料配電站。生料磨配電站位于生料磨電力室一層：雙回路進(jìn)線，電源引自總降6kV 母線上的兩段不同母線。

2、配電站6kV狽9按雙母線進(jìn)行設(shè)計。供電范圍：為生料 系統(tǒng)、廢氣系統(tǒng)、石灰石破碎、窯頭、窯尾、高溫風(fēng)機、煤磨的高壓電機及變 壓器供電?？偨祲鹤冸娬疽?kV電纜向生料配電站的用電變壓器及高壓電動機及上 山線路供電。礦山山頂原有一臺lOOOkVA變壓器，可供新增礦山設(shè)備及山上照明用。 濟南市供電局負(fù)責(zé)總降壓站的設(shè)計。供配電系統(tǒng)（方案二）：拆除現(xiàn)有35kV變電站，新建一座總降壓站，配置兩臺容量為12500kVA 的變壓器，為新建熟料生產(chǎn)線、擴建后的粉磨站、擴建后的工業(yè)園供電。設(shè)戶內(nèi)式llOkV總降壓變電站一座，內(nèi)設(shè)110/6. 3kV. 12.5MVA有載調(diào)壓 變壓器兩臺。.設(shè)6kV配電站兩座：生料配

3、電站、水泥磨配電站生料配電站：位于生料磨電力室一層，雙回路進(jìn)線，電源引自新建總 降壓站6kV的二段不同母線上。配電站6kV側(cè)按單母線分段進(jìn)行設(shè)計，設(shè) 母線聯(lián)絡(luò)開關(guān)。供電范圍：主要為新建熟料生產(chǎn)線的高壓電機和變壓器供電。生料配電站I段：6285kW包括：生料磨主電機2800kW生料排WL900kW廢氣風(fēng)機315kW預(yù)均化變電所變壓器800kW生料磨變壓器1250kVA生料配電站I【段：6350kW包括：石灰石破碎機630kW高溫風(fēng)機1250kW煤磨主電機400kW煤磨風(fēng)機400kW窯尾變壓器1250kVA窯頭1#變壓器1250kVA窯頭2#變壓器lOOOkVA水泥磨配電站:單回路進(jìn)線,電源引自新

4、建總降壓站6kV的一段母上。 配電站6kV側(cè)按單母線進(jìn)行設(shè)計。供電范圍：主要為擴建的水泥磨系統(tǒng)高壓電機和變壓器供電。水泥磨配電站I段：4500kW包括：3#水泥磨電機2800kW3#水泥磨風(fēng)機400kW1#空壓機250kW2#空壓機250kW3#水泥磨變壓器SOOkVA.設(shè)6kV直供線路8條：新建總降壓站位置基本確定，為減少電纜用量和將來改造的工程量，降低投資，將35kV變電站現(xiàn)在供電的線路全部移至新建llOkV變電站，作為6kV直供線路：1#水泥磨電機1250kW2#水泥磨電機1250kW砂巖頁巖破碎機1250kW1#水泥磨變壓器（待改造）1600kVA2#水泥磨變壓器1600kVA工業(yè)園1

5、#、2#、3#變壓器：3500kVA工業(yè)園4#變壓器：lOOOkVA礦山變壓器：lOOOkVA1. 3電壓等級：總降受電電壓：HOkV高壓配電電壓：6. 3kV. AC高壓電動機電壓：6kV. AC高壓柜直流操作電源電壓：220V. DC低壓配電電壓：0. 4kV. AC低壓電動機電展0. 38kV. AC直流電動機電壓：440V、220V. DC照明電壓：220V. AC檢修照明電壓：36/12AC1. 4新建生產(chǎn)線用電負(fù)荷及電耗生產(chǎn)線裝機容量約為：13245kW高壓電動機容量：6695kW低壓電動機容量：6550kW生產(chǎn)線計算負(fù)荷約為：9200kW生產(chǎn)工藝線年耗電量約為：5200萬度噸熟料

6、綜合電耗約為：69kWh1. 5功率因數(shù)補償：在總降變電站的6. 3kV母線集中設(shè)電容補償裝置。生料磨主電機的電容 補償，隨機投入和切除，可使補償保持平衡。各電力室設(shè)低壓功率因數(shù)自動補 償裝置。1. 6車間電力室及變電所1. 6.1車間電力室及變電所位置：根據(jù)生產(chǎn)工藝流程總圖布置及負(fù)荷分布情況，木工程設(shè)石灰石均化變電 所、生料電力室、窯尾電力室、窯頭電力室、煤粉制備電力室。電力室低壓配 電柜采用GCK20型低壓抽屜式開關(guān)柜向各低壓電動機或用電設(shè)備配電。變電所 采用GGD2型低壓配電柜。除此之外在各車間根據(jù)負(fù)荷情況設(shè)置若干控制室, 如石灰石破碎控制室和生料配料控制室。1. 6. 2車間電力室及變

7、電所變壓器的選擇6/0. 4kV變壓器均選用S9系列低損耗變壓器。變壓器容量選擇如下：生料粉磨電力室：1250kVA變壓器 一臺；供電范圍：生料配料庫頂、生料配料及輸送、生料粉磨及輸送、生 料均化庫頂以及頁巖、砂巖輸送。窯尾電力室：1250kVA變壓器 一臺；供電范圍：生料均化庫底、生料入窯、窯尾框架、廢氣處理系統(tǒng)、 增濕塔及循環(huán)水系統(tǒng)、高溫風(fēng)機低壓系統(tǒng)、窯中主機及冷卻系統(tǒng)。 窯頭電力室：1600kVA變壓器一臺供電范圍：窯頭、篦冷機、熟料輸送、熟料庫頂庫底煤粉電力室：1250kVA變壓器一臺供電范圍：原煤堆場及輸送、煤粉制備及輸送石灰石均化庫變電所：SOOkVA 一臺供電范圍：石灰石破碎低壓

8、系統(tǒng)、堆取料機1. 7電力拖動1. 7.1電動機選型及起動方式：功率在200kW及以上的電動機采用6kV高壓電動機，200kW以下的電動機 采用380V低壓電動機。電動機根據(jù)起動條件選擇繞線電動機或鼠籠型電動機。 繞線型電動機采用液體變阻器起動裝置進(jìn)行起動。75kW以上鼠籠電機、55kW以上風(fēng)機及提升機采用軟啟動器，其它鼠籠型 電動機采用全壓直接啟動方式。1. 7. 2電動機調(diào)速及調(diào)速電動機控制一般要求調(diào)速電動機采用交流電動機，少數(shù)調(diào)速電動機采用直流電動機, 例如窯主傳動電機等。直流電動機采用全數(shù)字式可控硅直流調(diào)速控制裝置進(jìn)行 控制，交流調(diào)速電動機采用全數(shù)字式變頻調(diào)速控制裝置進(jìn)行控制。1. 7

9、. 3控制方式及控制水平生產(chǎn)線主要工藝流程的設(shè)備均采用集散型計算機控制系統(tǒng)進(jìn)行控制。根 據(jù)生產(chǎn)工藝流程及生產(chǎn)特點，全廠設(shè)一個中央控制室，以實現(xiàn)石灰石原料輸送 至熟料庫底的工藝生產(chǎn)流程線的計算機監(jiān)控。其它不進(jìn)計算機控制系統(tǒng)的輔助車間如：石灰石破碎車間等，在就地控 制或隨機控制箱上操作。由計算機控制的每臺設(shè)備均設(shè)有集中控制和機旁控制兩種控制方式。在 設(shè)備機旁均設(shè)有按鈕盒。由計算機控制的每臺設(shè)備均設(shè)有集中控制和機旁控制兩種控制方式。在 設(shè)備機旁均設(shè)有按鈕盒。并裝有帶統(tǒng)一鑰匙的控制方式選擇開關(guān)，設(shè)有集中、 零位、機旁三種選擇方式。集中控制時，計算機根據(jù)工藝流程及保護(hù)要求預(yù)先編制的程序，將工藝 流程線上

10、的設(shè)備成組起動與停車。機旁控制時，人工在機旁開、停車、以利單機試車。零位方式時，集中遙控及機旁均不能開車，確保檢修人員的安全。故障時，中控室及機旁均可緊急停車。1. 7. 4電氣照明照明電源引自電力室或變電所的照明配電屏，電源為三相四線、照明電壓 為220V,檢修移動照明電壓為36/12Vo二班和三班生產(chǎn)車間均以單獨回路供電，主生產(chǎn)車間設(shè)有照明電源切換 箱。當(dāng)正常照明電源故障時，能自動切換到備用的照明電源上。車間照明一般采用均勻和局部照明相結(jié)合的方式，以均勻照明為主，局部 照明為輔。高大廠房采用高壓汞燈或高壓汞燈與高壓鈉燈的混光照明，以節(jié)約能源?？刂剖?、值班室、辦公室、化驗室燈照明光源采用熒光

11、燈。1. 7. 5防雷保護(hù)及接地系統(tǒng)（1）工廠的防雷保護(hù)均按國家防雷規(guī)范設(shè)置防雷保護(hù)。木工程生產(chǎn)線上高度大于15m的建筑物、構(gòu)筑物均設(shè)置防雷保護(hù)，電收塵器煙囪設(shè)有犯垃的避雷針及接地體。（2）接地系統(tǒng)6kV系統(tǒng)為小電流接地系統(tǒng)；380/220V低壓配電系統(tǒng)采用TNC系統(tǒng),到電機回路的電纜采用四芯，第四芯作PE線。全廠各處的接地裝置通過鍍鋅扁鋼連接形成一個全廠接地網(wǎng)。1. 7. 6供配電線路所有動力電纜及控制電纜均采用銅芯電纜。6kV電力電纜采用銅芯交聯(lián)聚氯乙烯電纜；低壓電力電纜采用全塑電力電 纜。廠區(qū)配電線路采用以電纜橋架為主的敷設(shè)方式。車間內(nèi)電纜采用電纜溝及電纜橋架相結(jié)合的方式，盡可能采用電纜

12、橋架方 式。1. 7. 7通訊系統(tǒng)水泥生產(chǎn)線工程的通訊系統(tǒng)：利用現(xiàn)有的程控電話通訊系統(tǒng)進(jìn)行擴容，由 廠里自行解決。1. 7. 8電氣設(shè)備選型木著技術(shù)成熟、運行可靠、指標(biāo)先進(jìn)、經(jīng)濟合理的原則。又充分考慮到國 內(nèi)電氣設(shè)備的制造水平及現(xiàn)狀，主要電氣設(shè)備采用國內(nèi)成熟產(chǎn)品或國內(nèi)引進(jìn)技 術(shù)生產(chǎn)或引進(jìn)關(guān)鍵部件制造的產(chǎn)品，這些產(chǎn)品包括ZN12系列高壓真空斷路器 以及低壓配電裝置等。對一些國內(nèi)目前還不能生產(chǎn)或使用經(jīng)驗不足的產(chǎn)品，如 大功率的全數(shù)字式變頻調(diào)速控制裝置及大功率的全數(shù)字式可控硅直流調(diào)速控 制裝置等采用引進(jìn)的產(chǎn)品。為了保證設(shè)備的完整性，當(dāng)主機設(shè)備引進(jìn)時，其配 套的電氣控制裝置相應(yīng)引進(jìn)。2.生產(chǎn)過程自動化

13、2.1控制系統(tǒng)2. 1.1系統(tǒng)特點集散型計算機控制系統(tǒng)時由過程控制級，控制管理級和通訊網(wǎng)絡(luò)部分組成 的集中顯示操作管理，控制相對分散的多級計算機網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)它具有通用性強, 系統(tǒng)組態(tài)靈活，控制功能完善，數(shù)據(jù)處理方便，運行可靠等特點。根據(jù)集散型計算機控制系統(tǒng)的特點以及它在國內(nèi)外大中型水泥廠運行情 況表明，采用該控制系統(tǒng)對于提高自動化水平和管理水平，提高產(chǎn)品質(zhì)量，降 低能耗，提高勞動生產(chǎn)率，保證安全生產(chǎn)，倉U造良好的經(jīng)濟效益和社會效益是 強有力的保證。為此在水泥生產(chǎn)線工程中將采用技術(shù)先進(jìn)及性能可靠的集散型 計算機控制系統(tǒng)對生產(chǎn)進(jìn)行集中管理、分散控制。2. 1. 2系統(tǒng)配置根據(jù)工藝生產(chǎn)流程、生產(chǎn)車間總圖

14、布置，以及實際操作的需要，系統(tǒng)配置 如下:a. 過程控制級：生料粉磨控制站：設(shè)在生料粉磨電力室內(nèi)，控制石灰石預(yù)均化堆場取料機 及輸送、生料調(diào)配站、生料粉磨、生料均化庫頂?shù)纳a(chǎn)過程。燒成窯尾控制站：設(shè)在燒成窯尾電力室內(nèi)，控制窯尾、生料入窯系統(tǒng)、廢 氣處理、生料均化庫底、窯中的生產(chǎn)過程。燒成窯頭控制站：設(shè)在燒成窯頭電力室內(nèi)?？刂聘G頭、篦冷機系統(tǒng)、熟料 輸送入庫、熟料庫底的生產(chǎn)過程。煤粉制備控制站：設(shè)在燒成窯頭控制室內(nèi)，控制煤預(yù)均化堆場及輸送、煤 粉制備及輸送的生產(chǎn)過程。b. 控制管理級中央控制室：完成從石灰石預(yù)均化堆場取料機至熟料庫底的監(jiān)控。c. 網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)所有的控制站及設(shè)在控制室中的操作站，均作為

15、計算機控制系統(tǒng)網(wǎng)絡(luò)上 的一個支點，通過網(wǎng)絡(luò)上的網(wǎng)關(guān)可以與工廠的信息管理系統(tǒng)相聯(lián)絡(luò)，交換數(shù)據(jù) （見計算機控制系統(tǒng)配置圖）O2. 1. 3系統(tǒng)功能集散型計算機控制系統(tǒng)室由過程控制級，控制管理級以及網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)所組 成，其功能也是由這三部分的功能所組成。過程控制級是由上述的四個控制站及其遠(yuǎn)程I/O站組成，并分別設(shè)置在 其相應(yīng)的電力室中。主要是完成數(shù)據(jù)采集、過程控制、設(shè)備監(jiān)控和系統(tǒng)的測試 和診斷以及實施安全性、冗余化方而的功能。控制管理級由中央控制室的多臺操作站等組成，根據(jù)操作的需要在中央 控制室設(shè)置4個操作站和1臺工程師站，以完成對其所控制范圍生產(chǎn)流程的監(jiān) 控。操作站間相互備份，完成數(shù)據(jù)、圖形、狀態(tài)的顯

16、示；歷史數(shù)據(jù)的存檔，故 障聲響報警，故障記錄打印，故障狀態(tài)顯示，定時報表打印；實時動態(tài)調(diào)整回 路參數(shù)，優(yōu)化控制參數(shù)等過程控制功能。計算機網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)將過程控制站及其遠(yuǎn)程I/O相連接，將過程控制站與操 作站，工程師站等相連接，以達(dá)到集散控制系統(tǒng)的分散控制站對過程對象的控 制，集中監(jiān)視和操作管理站對綜合信息全而管理的目的。由于集散型計算機控 制系統(tǒng)所完成的是工業(yè)控制,因此其通訊網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)與一般的辦公室局部網(wǎng)絡(luò)有 所不同，它具有快速實時響應(yīng)能力、具有極高的可靠性、具有適應(yīng)惡劣的工業(yè) 現(xiàn)場環(huán)境及網(wǎng)絡(luò)分層的結(jié)構(gòu)特點。2. 1. 4使用效果目前水泥廠所采用的集散型計算機系統(tǒng)大大提高了控制系統(tǒng)的可靠性， 減少了經(jīng)

17、濟損失。由于該控制系統(tǒng)采用了功能分散和冗余技術(shù)，從而危險分散, 縮小了故障而。自診斷技術(shù)的廣泛應(yīng)用又大大縮短了尋找故障原因的時間，提 高了工廠的運轉(zhuǎn)率。集散型計算機控制系統(tǒng)采用了分散式的數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)，系統(tǒng)布置根據(jù)地 理位置進(jìn)行分散布置，從而節(jié)省了大量的電纜，達(dá)到了少投資多辦事的目的。 它改變了常規(guī)控制系統(tǒng)特有的設(shè)備品種復(fù)雜，多頭供貨，接口多樣的局面，減 少了工程設(shè)計和設(shè)備成套的困難,它的運行大大縮小了操作控制臺盤的監(jiān)視面 和操作而，大大縮小了控制室的面積，極大地方便了運行人員對生產(chǎn)線的運行 監(jiān)視和管理工作。功能修改和擴展提供了方便，甚至在系統(tǒng)己經(jīng)現(xiàn)場安裝，投 運以后修改組態(tài)和擴展都不是很費力的

18、事，這給使用帶來了極大的靈活性和方 便性，工廠可根據(jù)自己的情況和實際需要，不斷的擴充，不斷的完善控制功能。 從而使工藝生產(chǎn)過程處于最佳運行狀態(tài)。2.2自動化裝置2. 2.1生料質(zhì)量控制系統(tǒng)由取樣制樣設(shè)備、X熒光分析儀、計算機及外部設(shè)備、應(yīng)用軟件等組成 生料配料系統(tǒng)，自動控制生料率值。它與集散型計算機控制系統(tǒng)一起對生料質(zhì) 量進(jìn)行在線控制。2. 2. 2窯通體測溫裝置該裝置包括紅外線掃描裝置、計算機及外部設(shè)備、應(yīng)用軟件等，對窯通 體表而溫度和輪帶與窯通體間隙進(jìn)行監(jiān)視控制，并以三維圖形的形式在CRT 上顯示。該裝置可用于監(jiān)測火磚和窯皮使用情況，并可用于窯系統(tǒng)的優(yōu)化操作。 2. 2. 3工業(yè)電視系統(tǒng)在

19、窯頭和篦冷機前部設(shè)置專用的工業(yè)電視裝置監(jiān)視回轉(zhuǎn)窯內(nèi)的鍛燒情況 和冷卻機的工況；在石灰石予均化堆場等物料傳輸?shù)年P(guān)鍵位置設(shè)工業(yè)電視裝 置，監(jiān)視物料的輸送情況。2. 2. 3氣體分析儀在窯尾設(shè)氣體分析儀對氣體成分進(jìn)行監(jiān)測，以判斷過程燃料燃燒情況，從而可 對燃料、風(fēng)量和系統(tǒng)進(jìn)行調(diào)整控制，保證燒成系統(tǒng)運轉(zhuǎn)在最佳狀態(tài)。在煤磨袋 收塵進(jìn)出口設(shè)置CO分析儀，用以檢測CO含量，以保證袋收塵的安全運行。2. 2. 4工藝工況的檢測根據(jù)工藝生產(chǎn)過程的需要，在工藝線上設(shè)置不同的溫度、壓力、流量、 料位、速度等檢測裝置并將信號送入計算機系統(tǒng)，以便對生產(chǎn)狀況進(jìn)行監(jiān)視和 控制。供電方案新建2500噸熟料生產(chǎn)線計劃新建35kV或110kV總降壓站，內(nèi)設(shè)35/6. 3kV 或110/6. 3kV、16MVA有載調(diào)壓器2臺。_、設(shè)計依據(jù)：1. 新建2500噸熟料生產(chǎn)線總裝機容量13735kW,計算負(fù)荷約為9800kW；2. 現(xiàn)長清粉磨站用電容量為5700kW （水泥磨兩臺2500kW,變壓器兩臺 3200