論電氣控制柜工藝設(shè)計(jì)重要性

黃 煒

（長委陸水樞紐工程局，湖北 赤壁437302）

1 引言

工藝就是把原材料、半成品變成產(chǎn)品的手段和過程，它是實(shí)踐經(jīng)驗(yàn)的理論化。電氣控制柜原理圖設(shè)計(jì)的好壞決定了其實(shí)用性、先進(jìn)性和自動(dòng)化程度，而工藝設(shè)計(jì)則決定了電氣控制設(shè)備的制造、使用、維修等的可行性，直接影響電氣原理圖設(shè)計(jì)的性能目標(biāo)及經(jīng)濟(jì)技術(shù)指標(biāo)的實(shí)現(xiàn)。因此，產(chǎn)品的工藝設(shè)計(jì)和原理圖設(shè)計(jì)同等重要。電氣控制柜的工藝設(shè)計(jì)包括結(jié)構(gòu)工藝設(shè)計(jì)、電氣工藝設(shè)計(jì)、裝配工藝設(shè)計(jì)、包裝工藝設(shè)計(jì)，本文將從這幾個(gè)方面進(jìn)行論述。

2 結(jié)構(gòu)工藝設(shè)計(jì)

電氣產(chǎn)品的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)除了應(yīng)滿足使用功能、基本規(guī)范要求（如機(jī)柜通用技術(shù)條件[1]、相關(guān)驗(yàn)收規(guī)范[2]、電氣設(shè)備安全技術(shù)規(guī)范[3]）外，還應(yīng)同時(shí)滿足結(jié)構(gòu)工藝性要求，例如：降低材料和能源的消耗，減少生產(chǎn)工藝準(zhǔn)備、制造、修理和技術(shù)服務(wù)時(shí)間，其中國際用戶對(duì)產(chǎn)品檢修維護(hù)方便性要求很高。下面僅對(duì)出口項(xiàng)目應(yīng)注意事項(xiàng)進(jìn)行闡述。

2.1 結(jié)構(gòu)裝置、調(diào)整和維修的可行性

結(jié)構(gòu)的工藝設(shè)計(jì)應(yīng)首先以不防礙檢修為前提，在圖1中可以看出電阻器的位置與其正前方的銅排有沖突，一旦出現(xiàn)需更換電阻的時(shí)候，更換將會(huì)十分困難。

圖1 電氣控制柜側(cè)面

現(xiàn)代國際主流產(chǎn)品工藝設(shè)計(jì)都考慮了帶電檢修要求，如圖2中ABB的電氣設(shè)備柜體里的整流橋部分設(shè)計(jì)成了一個(gè)整體可抽出式組件，在運(yùn)行中如果出現(xiàn)故障可先讓備用整流橋繼續(xù)運(yùn)行，然后將故障整流橋帶電進(jìn)行整體抽出檢修。圖2中抽出式模塊抽出后在寬敞的空間里檢修，給用戶檢修維護(hù)帶來方便。這種整體抽出式結(jié)構(gòu)類似于MNS開關(guān)柜的抽屜式結(jié)構(gòu)，但又不同，因?yàn)槠渌煌δ艿钠骷矊?shí)行了抽出式結(jié)構(gòu)，如下面的散熱風(fēng)機(jī)也是抽出式結(jié)構(gòu)，所有這些都是為了滿足不停電檢修要求。我國電氣產(chǎn)品應(yīng)往這方面發(fā)展，即在充分考慮散熱、安全的前提下，盡量將多種功能的器件組合成一個(gè)整體抽出式組件模塊，以利于帶電檢修?，F(xiàn)代技術(shù)不停發(fā)展，已有很多國際項(xiàng)目招標(biāo)時(shí)明確提出帶電可抽出式檢修的要求。

圖2 抽屜式晶閘管組件

2.2 材料的經(jīng)濟(jì)性

電氣控制柜關(guān)鍵器件的排列對(duì)材料的經(jīng)濟(jì)性起到一定作用。以可控硅勵(lì)磁控制柜為例，全控橋有6個(gè)可控硅，交流輸入與直流輸出電流都較大，須使用銅排連接，根據(jù)工作經(jīng)驗(yàn)，雙整流橋時(shí)，單橋的6個(gè)可控硅正極輸出的3個(gè)可控硅放在負(fù)極輸出的3個(gè)可控硅上面比與之相反的排列將節(jié)省1/3的銅排使用量，同時(shí)由于銅排覆蓋面積小，從美觀上也大大改善。因此良好的結(jié)構(gòu)工藝設(shè)計(jì)在一定程度上節(jié)約材料，降低生產(chǎn)成本。

2.3 空間冗余性

2.4 對(duì)現(xiàn)場環(huán)境的適應(yīng)性

2.4.1 濕度

有些國家電站離海邊近，現(xiàn)場環(huán)境潮濕，柜體易銹蝕，因此工藝設(shè)計(jì)中應(yīng)考慮相關(guān)防護(hù)措施，如要求柜體所有螺絲采用不銹鋼螺絲，銅排要求鍍鎳而不是常用的鍍錫等。

2.4.2 小動(dòng)物

有些項(xiàng)目的柜體運(yùn)到現(xiàn)場安裝后，過很長一段時(shí)間才會(huì)投入運(yùn)行，停放期間一些小動(dòng)物，比如老鼠進(jìn)入柜體咬壞電線，有個(gè)尼泊爾電站的柜體在存放期間進(jìn)入了老鼠，老鼠從柜底電纜入口處進(jìn)入將ABB開關(guān)的控制線咬壞，由于在保修期內(nèi)，最后只得派人去現(xiàn)場重新走線，十分費(fèi)時(shí)費(fèi)力，后來在一些國際項(xiàng)目工藝設(shè)計(jì)中我們就要求在柜體底部電纜進(jìn)出口采用如圖3所示的格蘭頭方式，格蘭頭良好的可調(diào)節(jié)緊固密封性使電纜進(jìn)入柜體后能良好密封完整，既可防動(dòng)物也可防水滴進(jìn)入。

圖3 柜底格蘭頭

2.4.3 現(xiàn)場特殊布線

國內(nèi)進(jìn)出線通常都是下進(jìn)下出，電纜都從電纜溝穿過，國外新建電站也大多如此，但一些國外的老電站改造時(shí)，因?yàn)楝F(xiàn)場地板太薄不可能再開挖走線，只能上進(jìn)上出。例如阿富汗KAJAKI項(xiàng)目現(xiàn)場電纜就是上進(jìn)上出，生產(chǎn)前期因和對(duì)方進(jìn)行了大量溝通，所以已提前知道這個(gè)情況，在進(jìn)行柜體生產(chǎn)時(shí)專門做了一個(gè)進(jìn)線柜用以進(jìn)出粗電纜，投入運(yùn)行后用戶十分滿意。圖4從左至右第3個(gè)柜體即為專門增加的進(jìn)線柜。

圖4 阿富汗KAJAKI項(xiàng)目現(xiàn)場

2.5 走線槽布置

盡量多布置走線槽，圖5所有線進(jìn)了線槽后看起來美觀整齊，而圖6由于沒事先布置走線槽，走線顯得十分凌亂，毫無美感可言。

6月6日，上海人民團(tuán)體聯(lián)合發(fā)起，沙千里與各界知名人士馬敘倫、陶行知、王紹鑒、羅叔章、許廣平、周建人、林漢達(dá)等164人聯(lián)名上書蔣介石、馬歇爾及各黨派，呼吁停止內(nèi)戰(zhàn)。

圖5 插件底部

圖6 過壓保護(hù)回路

3 電氣工藝設(shè)計(jì)

電氣工藝設(shè)計(jì)也稱施工圖設(shè)計(jì)，主要內(nèi)容是電氣控制柜的總體配置、總接線圖。具體要求在國標(biāo)[2]里有，這里不一一細(xì)說，只針對(duì)出口項(xiàng)目應(yīng)注意的事項(xiàng)進(jìn)行闡述。

3.1 銅排及電線顏色要求

國內(nèi)制造廠對(duì)于電氣控制柜交流電線顏色通常都使用黑色，或者按照國標(biāo)[4]要求使用三相交流電分別對(duì)應(yīng)黃、綠、紅，而一些國家對(duì)這個(gè)有專門要求，且不同于國內(nèi)，大都采用歐標(biāo)或美標(biāo)，如《IEC60446人-機(jī)接口標(biāo)記和鑒別的安全和基本規(guī)則》（等同于國標(biāo)GB 7947[5]）等，現(xiàn)整理出一些國家常用的顏色要求，見表1。

表1 國際對(duì)三相交流電用線顏色要求

曾經(jīng)有個(gè)泰國出口項(xiàng)目，當(dāng)時(shí)技術(shù)協(xié)議對(duì)母排顏色要求為：交流電三相分別對(duì)應(yīng)紅、黃、藍(lán)。做電氣工藝設(shè)計(jì)時(shí)由于未按此要求使用相應(yīng)的顏色套管，導(dǎo)致貨物抵達(dá)現(xiàn)場后，對(duì)方監(jiān)理一定要我方按技術(shù)協(xié)議派人去現(xiàn)場整改，費(fèi)時(shí)費(fèi)力不說，還造成我們做產(chǎn)品不認(rèn)真不負(fù)責(zé)的印象。因此出口項(xiàng)目做電氣工藝設(shè)計(jì)時(shí)一定要考慮到細(xì)節(jié)要求。

3.2 電線線徑大小

電線線徑大小我們一般按國標(biāo)要求電流線用4mm2，控制線用1.5mm2即可，而有些出口項(xiàng)目會(huì)對(duì)用線線徑提出專門要求，如電流線用6mm2等。在做工藝設(shè)計(jì)時(shí)要注意這些細(xì)節(jié)要求。

3.3 布線

從抗干擾方面考慮，每個(gè)項(xiàng)目的電氣工藝設(shè)計(jì)里應(yīng)有詳細(xì)的布線設(shè)計(jì)，即各電線走線方向及路徑。如果工藝文件里沒有這些詳細(xì)要求，則可能出現(xiàn)一個(gè)項(xiàng)目里每套柜子由于配線人員不同，出現(xiàn)各個(gè)走線方向及路徑不同的問題，抗干擾問題不說，起碼會(huì)出現(xiàn)外觀走線上的不一致，顯得產(chǎn)品極不正規(guī)，因此每個(gè)項(xiàng)目的工藝設(shè)計(jì)文件應(yīng)對(duì)此詳細(xì)要求。

4 裝配工藝設(shè)計(jì)

4.1 配線連接

裝配工藝設(shè)計(jì)時(shí)一定明確要求在施工時(shí)接線要壓入端頭后再接入接線端子，有些工人因嫌線徑較粗不好壓入就直接接入端子，曾經(jīng)有個(gè)出口項(xiàng)目就存在這個(gè)問題，結(jié)果貨到現(xiàn)場后被當(dāng)?shù)乇O(jiān)理檢查發(fā)現(xiàn)并要求整改。

4.2 器件標(biāo)簽

國內(nèi)器件的標(biāo)簽一般只顯示圖紙里的器件標(biāo)號(hào)，而一些發(fā)達(dá)國家電氣產(chǎn)品在每個(gè)器件上不但清楚粘貼，還有詳細(xì)的功能說明，和接線圖上的器件說明對(duì)應(yīng)一致，這樣檢修時(shí)查找會(huì)方便很多。這在工藝設(shè)計(jì)里需專門要求。

4.3 電線固定理線夾

有些少量線需在沒法安裝線槽的地方走，這時(shí)應(yīng)如圖7、8所示安裝固定理線夾，這樣電線既能固定又走得順直好看。

圖7 固定理線夾

圖8 固定理線夾

4.4 器件安裝距離

裝配工藝設(shè)計(jì)文件里應(yīng)該對(duì)手動(dòng)鉆孔安裝的器件相對(duì)距離有專門要求：即保證器件接線美觀。例如圖9，此處就是左側(cè)開關(guān)電源離左側(cè)線槽太遠(yuǎn)，導(dǎo)致開關(guān)電源出線太長，不能很好進(jìn)入走線槽。原因是裝配工藝文件里對(duì)此沒有提出專門的要求。

圖9 器件安裝圖例

4.5 銅排緊固后的標(biāo)識(shí)

電氣控制柜里銅排因?yàn)槌休d運(yùn)輸大電流的任務(wù)，銅排間接觸良好性顯得尤為重要，連接不良的銅排在運(yùn)行時(shí)會(huì)出現(xiàn)連接處溫度過高，無法滿足溫升的要求。因此裝配工藝設(shè)計(jì)里應(yīng)對(duì)連接螺栓標(biāo)識(shí)提出明確要求，根據(jù)經(jīng)驗(yàn)，可對(duì)生產(chǎn)中緊固的螺栓標(biāo)識(shí)蘭色，檢測后的緊固的螺栓標(biāo)識(shí)紅色，醒目的顏色有助于提醒人們注意。

5 包裝設(shè)計(jì)工藝

世界各國對(duì)產(chǎn)品的包裝都有嚴(yán)格的要求，出口產(chǎn)品包裝時(shí)應(yīng)認(rèn)真考慮，充分了解國際貿(mào)易的相關(guān)準(zhǔn)則及有關(guān)國家法律法規(guī)的規(guī)定和客戶的要求，如阿拉伯國家規(guī)定進(jìn)口商品的包裝禁用六角星圖案等。此外，如果客戶對(duì)包裝提出某些特定要求，也要根據(jù)需要和可能予以滿足。其他對(duì)產(chǎn)品的包裝方式與防護(hù)包裝方法在國標(biāo)里都有明確的要求[6-7]，此處不一一細(xì)說。下面只對(duì)出口項(xiàng)目的一些注意事項(xiàng)進(jìn)行闡述。

5.1 防碰撞

有些國家電站地處偏僻，進(jìn)入現(xiàn)場的道路十分崎嶇，這時(shí)就要考慮運(yùn)輸過程中碰撞等安全問題，通常有以下相應(yīng)的防碰撞方法。

5.1.1 包裝箱外箱體減震處理

有箱體底部加減震層減震、箱體底部加減震球減震及箱體底部加氣囊減震等方法，根據(jù)實(shí)際情況采用。

5.1.2 包裝箱箱體內(nèi)部軟包裝減震

考慮發(fā)泡包裝減震、EPE模型減震及氣袋填充減震等方法，根據(jù)實(shí)際情況采用。

5.2 防腐蝕防銹

國際環(huán)境復(fù)雜，有些國家路途遙遠(yuǎn)，經(jīng)過海上運(yùn)輸，且常年處于戰(zhàn)亂，柜體到現(xiàn)場后又可能擱置很長時(shí)間，因此要做好相應(yīng)防腐蝕防銹等措施，通常可采用在包裝箱內(nèi)放置硅膠干燥劑的方法。

5.3 多柜排列標(biāo)識(shí)

對(duì)于多柜體的電氣控制柜，考慮現(xiàn)場到貨后可能會(huì)出現(xiàn)柜體排列錯(cuò)誤，從而導(dǎo)致柜間銅排連接失敗，因此包裝箱上要標(biāo)明詳細(xì)排列順序，我局發(fā)明出圖10的標(biāo)記法，即在每個(gè)柜體上粘貼此標(biāo)記，對(duì)應(yīng)哪個(gè)柜體就在該標(biāo)記對(duì)應(yīng)的框框里打勾，這樣一看就能明白具體哪個(gè)柜體應(yīng)放在哪個(gè)位置。經(jīng)過實(shí)際運(yùn)作，現(xiàn)場未出現(xiàn)連接錯(cuò)誤情況。

圖10 包裝箱外貼標(biāo)記

5.4 備件里的器件標(biāo)簽

備件里每個(gè)器件都應(yīng)清楚貼好器件標(biāo)簽，其英文表述須與裝箱單或技術(shù)協(xié)議一致，以免產(chǎn)生經(jīng)濟(jì)糾紛。我局就曾經(jīng)出現(xiàn)這種糾紛，一個(gè)土耳其客戶，在產(chǎn)品發(fā)貨后說缺一個(gè)備件，來函上寫著是：field flashing diode（起勵(lì)二極管），我們翻查發(fā)貨記錄，原來發(fā)了這個(gè)器件，只是將這個(gè)二極管都標(biāo)為：diode（二極管），而沒有詳細(xì)按對(duì)方要求來標(biāo)明，后來去函解釋后，對(duì)方表示理解接受。例子說明在發(fā)貨時(shí)，備件里每個(gè)器件都應(yīng)按技術(shù)協(xié)議詳細(xì)貼好器件說明標(biāo)簽，否則容易引起對(duì)方誤解。

6 結(jié)語

電氣控制設(shè)備的差距主要在于產(chǎn)品的性能價(jià)格比上，而性價(jià)比則在于技術(shù)秘密，而技術(shù)秘密許多情況下恰恰是工藝問題，因此需要重視工藝技術(shù)在科研、生產(chǎn)中的地位和作用，使工藝技術(shù)發(fā)揮應(yīng)有的作用。沒有良好的制造工藝技術(shù)，再好的產(chǎn)品專業(yè)設(shè)計(jì)也發(fā)揮不出應(yīng)有的效果。各生產(chǎn)企業(yè)如果能在產(chǎn)品工藝設(shè)計(jì)上認(rèn)真對(duì)待，認(rèn)真仔細(xì)做好每一個(gè)工藝設(shè)計(jì)文件并實(shí)施，相信我國電氣工業(yè)水平一定能走在世界前端。