電氣控制在環(huán)保工程中的運(yùn)用

張欽軍

（東營職業(yè)學(xué)院，山東 東營 257091）

步入21世紀(jì)以來，互聯(lián)網(wǎng)信息技術(shù)、電力電子技術(shù)、計(jì)算機(jī)技術(shù)快速發(fā)展，從而促進(jìn)了電氣控制技術(shù)的發(fā)展。該技術(shù)在我國各個(gè)生產(chǎn)領(lǐng)域里得到廣泛的使用，在環(huán)保工程中更是取得了不俗的成績。

以環(huán)保工程中的脫硫工程為例，火力發(fā)電廠和大型鋼鐵廠等這類依靠燃燒煤炭獲得動(dòng)力能源的企業(yè)為了使煙氣排放達(dá)到國家規(guī)定的標(biāo)準(zhǔn)，減少對(duì)環(huán)境的有害影響，需要在煙氣排空之前進(jìn)行脫硫處理。整個(gè)工藝系統(tǒng)中大量的水泵、風(fēng)機(jī)之類的需要控制，依仗人工的力量去啟停、控制這些風(fēng)機(jī)水泵運(yùn)行，既耗時(shí)且影響工藝水準(zhǔn)，不利于煙氣脫硫的效果，而且整個(gè)脫硫系統(tǒng)涵蓋大量酸堿類液體粉塵，人工在此作業(yè)對(duì)人身健康也有影響，而利用電氣控制系統(tǒng)進(jìn)行自動(dòng)化控制就可以避免此類問題，而且有利于提高整套工藝系統(tǒng)的運(yùn)行水準(zhǔn)和安全穩(wěn)定性。

1 電氣控制系統(tǒng)的組成及其主要功能

1.1 電氣控制系統(tǒng)的組成

1.1.1 控制系統(tǒng)電源供電回路該回路的電源有AC220V和DC220V等多種。

1.1.2 保護(hù)回路。保護(hù)回路的供電電源有交流220、36V和直流220、24V等多種選擇，它通過微型斷路器、熔斷器、接觸器、熱繼電器、合閘線圈、分勵(lì)線圈、失壓線圈、整流、穩(wěn)壓組件等保護(hù)裝置組成相應(yīng)回路來對(duì)電氣設(shè)備和線路進(jìn)行短路、過載和失壓等各種保護(hù)。

1.1.3 信號(hào)回路。該回路通過不同顏色的信號(hào)指示燈，不同聲響的音響設(shè)備來及時(shí)顯示或反映設(shè)備和線路是否處在正常工作狀態(tài)。

1.1.4 自動(dòng)與手動(dòng)問路。脫硫系統(tǒng)中由于電氣設(shè)備布置位置距離遠(yuǎn)、數(shù)量多，一般都設(shè)置自動(dòng)控制環(huán)節(jié)來達(dá)到節(jié)能增效的效果，不過為了能夠在安裝、調(diào)試及緊急事故的處理中，更加靈活、便捷，一般都會(huì)在控制線路中設(shè)置手動(dòng)控制環(huán)節(jié)，然后通過轉(zhuǎn)換開關(guān)等來實(shí)現(xiàn)自動(dòng)與手動(dòng)方式的轉(zhuǎn)換。

1.1.5 制動(dòng)停車回路。該回路可以通過切斷電動(dòng)機(jī)回路的供電電源，并采取相應(yīng)的一些制動(dòng)措施，使電動(dòng)機(jī)能夠迅速停車。制動(dòng)方式可以是能耗制動(dòng)、電源反接制動(dòng)，倒拉反接制動(dòng)和再生發(fā)電制動(dòng)等。

1.1.6 自鎖及閉鎖同路。自鎖回路能夠在啟動(dòng)按鈕松開后，通過將接觸器的動(dòng)合觸點(diǎn)串聯(lián)在線圈電路中來保持線路通電，從而使相應(yīng)的電氣設(shè)備能夠繼續(xù)工作。閉鎖回路一般用在擁有兩臺(tái)或兩臺(tái)以上的電氣裝置時(shí)，為了能夠保證設(shè)備安全可靠的運(yùn)行或者出于節(jié)約能源以及工藝要求等考慮只允許其中一臺(tái)或一部分電機(jī)通電啟動(dòng)，一般可以通過將兩個(gè)接觸器的動(dòng)斷觸點(diǎn)分別串聯(lián)在對(duì)方線圈電路中來實(shí)現(xiàn)。

1.2 電氣控制系統(tǒng)的主要功能

在脫硫系統(tǒng)中要實(shí)現(xiàn)對(duì)整個(gè)工藝過程的實(shí)時(shí)監(jiān)視和控制，就必須使電氣控制系統(tǒng)擁有以下功能：

1.2.1 自動(dòng)控制功能。由于斷路器的體積比較大，斷合開關(guān)時(shí)需要耗費(fèi)大量的人工，而且也無法達(dá)到及時(shí)、快速、便捷反應(yīng)的要求，故一般都需要采用操作系統(tǒng)來自動(dòng)控制分、合閘，從而實(shí)現(xiàn)對(duì)電氣設(shè)備的控制。

1.2.2 監(jiān)視功能。電氣設(shè)備是否帶電，是否處在正常運(yùn)行狀態(tài)，我們無法僅憑肉眼觀測(cè)到，在控制系統(tǒng)中安裝監(jiān)視設(shè)備（如指示燈）使得操作員能及時(shí)直觀的明白線路的運(yùn)行狀況，利于對(duì)設(shè)備的調(diào)節(jié)以及提高對(duì)人身安全的保障。

1.2.3 保護(hù)功能。電氣設(shè)備在運(yùn)行過程中不可避免的會(huì)發(fā)生一些故障，如電流(或電壓)超過電氣設(shè)備正常運(yùn)行的允許值，這就要求控制系統(tǒng)能夠在檢測(cè)到這類故障信號(hào)后及時(shí)做出相應(yīng)的保護(hù)動(dòng)作，如將電氣設(shè)備或線路及時(shí)斷開切換等。

1.2.4 測(cè)量功能。為能夠?qū)﹄妱?dòng)機(jī)或者線路進(jìn)行實(shí)時(shí)控制，就需要將更多的參數(shù)（如電流、電壓、頻率、功率、轉(zhuǎn)速等）送入處理器進(jìn)行分析判別，然后做出動(dòng)作反應(yīng)，這就需要在控制系統(tǒng)中安裝各類測(cè)量元器件來實(shí)現(xiàn)對(duì)設(shè)備的信號(hào)采集及傳輸。

2 電氣控制系統(tǒng)的設(shè)計(jì)

2.1 電氣控制系統(tǒng)設(shè)計(jì)原則

電氣控制系統(tǒng)設(shè)計(jì)直接或間接影響著電氣設(shè)備的生產(chǎn)運(yùn)行和操作等方面，完善的控制線路設(shè)計(jì)是順利完成電氣控制的重要環(huán)節(jié)。

2.1.1 電氣控制系統(tǒng)設(shè)計(jì)要最大限度的滿足生產(chǎn)工藝和生產(chǎn)設(shè)備對(duì)電氣控制系統(tǒng)的要求以及經(jīng)濟(jì)指標(biāo)要求。

2.1.2 設(shè)計(jì)要考慮到日后脫硫系統(tǒng)運(yùn)行的操作簡捷、維修方便，更應(yīng)考慮新技術(shù)新材料，從而提高系統(tǒng)的可靠性，延長使用壽命，提高產(chǎn)品的競爭力。

2.1.3 設(shè)計(jì)方案要確保控制系統(tǒng)能夠安全可靠的運(yùn)行，應(yīng)根據(jù)生產(chǎn)機(jī)械的要求，選用典型環(huán)節(jié)，將各個(gè)環(huán)節(jié)有機(jī)的結(jié)合起來，加以補(bǔ)充優(yōu)化，整合成所需的控制電路。

2.1.4 在做電氣控制設(shè)計(jì)時(shí)應(yīng)當(dāng)考慮與機(jī)械設(shè)計(jì)相互協(xié)調(diào)配合。

2.1.5 科技進(jìn)步和設(shè)備發(fā)展都很快速，所以在控制系統(tǒng)的設(shè)計(jì)過程中應(yīng)該充分考慮生產(chǎn)的發(fā)展和工藝改進(jìn)的可能性，并留有一定的余量。

2.2 電氣控制系統(tǒng)設(shè)計(jì)步驟

2.2.1 擬定設(shè)計(jì)任務(wù)書，根據(jù)工程的實(shí)際情況和要求簽訂技術(shù)協(xié)議，作為設(shè)計(jì)的依劇以及工程結(jié)束時(shí)驗(yàn)收的標(biāo)準(zhǔn)。

2.2.2 根據(jù)工藝要求選擇電動(dòng)機(jī)，主要考慮其類型、結(jié)構(gòu)形式、容量、額定電壓與額定轉(zhuǎn)速。

2.2.3 確定電力拖動(dòng)方案，根據(jù)相應(yīng)的生產(chǎn)工藝的要求確定電動(dòng)機(jī)的類型數(shù)量；根據(jù)電機(jī)的容量和負(fù)載特性考慮其啟動(dòng)方式；根據(jù)電動(dòng)機(jī)的工作制決定是否需要設(shè)置過載保護(hù)或過電流控制措施以及必要的聯(lián)鎖。

2.2.4 根據(jù)電動(dòng)機(jī)的啟停、調(diào)節(jié)、保護(hù)要求和工藝的要求選擇控制方式，如繼電接觸器控制、PLC控制、DCS分散控制、計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)控制等。

2.2.5 根據(jù)工藝要求設(shè)置短路保護(hù)、位置保護(hù)、過電壓電流保護(hù)及其他必要的電氣保護(hù)。

2.2.6 選擇控制系統(tǒng)用的優(yōu)質(zhì)元器件并編制出明細(xì)表

2.2.7 設(shè)計(jì)電氣設(shè)備的施工圖

2.2.8 編制設(shè)計(jì)說明書和使用說明書

3 電氣控制系統(tǒng)的運(yùn)行和管理

在脫硫系統(tǒng)中，電動(dòng)機(jī)和線路由配電屏分配供電，然后通過硬接線或者RS485通信等方式將電氣設(shè)備和生產(chǎn)現(xiàn)場(chǎng)的設(shè)備工作狀況上傳到DCS系統(tǒng)，然后在DCS系統(tǒng)處理器中進(jìn)行計(jì)算分析，根據(jù)預(yù)設(shè)的工藝流程或者人工指令，發(fā)出動(dòng)作指令，來實(shí)現(xiàn)對(duì)這個(gè)工藝系統(tǒng)的控制。

在整個(gè)脫硫工藝系統(tǒng)中涉及到工藝、電氣、熱控等多個(gè)專業(yè)和卸料、石灰石制漿、石膏脫水、脫硫島脫硫、廢水處理等多個(gè)子系統(tǒng)，所以在電氣控制系統(tǒng)運(yùn)行時(shí)，應(yīng)分專業(yè)分區(qū)域相互配合控制，這樣可以避免誤操作，也能更好的發(fā)揮各專業(yè)技術(shù)員的能力，同時(shí)將風(fēng)險(xiǎn)降到最低，一部分設(shè)備故障時(shí)可以及時(shí)切除，避免對(duì)其他設(shè)備的影響。

總結(jié)

電氣控制系統(tǒng)憑借著快速、安全、可靠、節(jié)能增效等優(yōu)點(diǎn)在環(huán)保行業(yè)里發(fā)揮重要的作用，提高了整個(gè)行業(yè)的自動(dòng)化水平和管理運(yùn)行的水平，同時(shí)也為企業(yè)節(jié)約了人力、管理、運(yùn)行、維護(hù)成本。伴隨著電力電子技術(shù)、通信技術(shù)、計(jì)算機(jī)技術(shù)的快步發(fā)展以及長期運(yùn)行管理獲得的實(shí)踐經(jīng)驗(yàn)將促使電氣控制系統(tǒng)的進(jìn)一步發(fā)展，在不久的未來，必將為環(huán)保事業(yè)為其他行業(yè)和領(lǐng)域創(chuàng)造更多的社會(huì)、經(jīng)濟(jì)效益。

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