水泥廠篦冷機技改中供電系統(tǒng)的改造

王 雷（中國中材國際工程股份有限公司（南京），江蘇 南京 211100）

1 項目概述

中材系統(tǒng)某水泥廠是十年前建成的老廠，產(chǎn)能落后。隨著這兩年水泥市場的復(fù)蘇，落后的產(chǎn)能已跟不上市場的要求。為了提產(chǎn)降耗，工廠決定利用三個月政策性假期進行篦冷機系統(tǒng)改造，拆除原篦冷機，更換為6 500 t/d帶中置輥破第四代篦冷機。本改造項目為總承包項目，委托我公司裝備部實施。在電氣設(shè)計方面原則為節(jié)省投資，充分利用原有設(shè)施，降低改造成本，使項目盡快投產(chǎn)產(chǎn)生效益。

新四代篦冷機為12臺風(fēng)機系統(tǒng)，冷卻風(fēng)機裝機容量2327kW，加上輥式破碎機，輥破冷卻風(fēng)機、液壓站等用電設(shè)備，總裝機容量約為2800kW，電機額定電壓均為380V。12臺篦冷機冷卻風(fēng)機全部采用永磁同步電機，變頻調(diào)速。永磁同步電機是由永磁體勵磁產(chǎn)生同步旋轉(zhuǎn)磁場的同步電機，能效等級達到IE4等級，具有效率高，性能優(yōu)越，節(jié)能明顯的特點。在節(jié)能意識越來越強烈的今天，永磁電機的理念已經(jīng)被越來越多的人士所接受，水泥行業(yè)更廣泛地采用永磁電機與變頻調(diào)速配合使用也成為趨勢。

2 供電系統(tǒng)改造方案

對于改造項目，電氣專業(yè)最根本的問題就是供電系統(tǒng)改造問題。本項目總裝機2800kW，全部為低壓設(shè)備，拆除原有篦冷機后，首先需要核算原電氣室變壓器容量能否滿足工藝設(shè)備供電需求；其次本期12臺變頻柜在電氣成本上占較大比重，需要仔細對原有變頻器裝置進行篩選，盡可能地采用原有變頻設(shè)備，減少投資；最后就是要解決新增電氣設(shè)備的安裝布置問題。

2.1 變頻柜的確定

根據(jù)業(yè)主提供的資料顯示，原篦冷機風(fēng)機共有15臺變頻柜，全部為ABB變頻器。其中ACS800系列2臺，ACS580系列3臺，其余9臺為ACS510系列。ACS800系列為ABB較新系列變頻器，投入使用時間短，運行一直穩(wěn)定可靠。ACS580系列的3臺變頻器在原生產(chǎn)過程中也能滿足生產(chǎn)要求，故障率不高。ACS510系列的9臺變頻器大多為最初建廠時的配置，使用年限較長，其中7臺元器件老化嚴重，故障率較高。另外2臺為一室風(fēng)機變頻器，生產(chǎn)中利用率相對較低，未發(fā)現(xiàn)明顯故障。通過對上述現(xiàn)狀分析，2臺ACS800和3臺ACS580可以繼續(xù)使用，一室風(fēng)機的2臺ACS510變頻器供新的一室風(fēng)機使用也基本可行。原一室風(fēng)機75kW，90kW，新一室風(fēng)機兩臺90 kW，一臺110 kW。確認只能使用900kW的一臺。綜合上述情況，經(jīng)業(yè)主認可，最終確定12臺篦冷機風(fēng)機變頻柜利用舊的6臺，新購置6臺。355kW風(fēng)機及其余5臺風(fēng)機的新購置變頻柜配ABB最先進ACS880系列變頻器。

2.2 供電電源的確定

查閱2007年建廠時的施工圖設(shè)計圖紙，窯頭電氣室共設(shè)3臺1600kVA變壓器，供電范圍為燒成窯頭及熟料輸送，熟料儲存，煤粉制備三個車間。在之后的幾次技改中，因為不斷增加用電設(shè)備，#2變壓器實際已更換至2000kVA。三臺變壓器均處于滿負荷運行中。廠里自行進行的幾次技改沒留下圖紙資料，原篦冷機拆除后各變壓器富余的容量需現(xiàn)場逐個回路排查。排查結(jié)果顯示各變壓器拆除設(shè)備容量分別為：#1變壓器：1257kW，#2變壓器：547kW，#3變壓器：1080kW。窯頭電氣室合計拆除用電設(shè)備容量2884kW。本次改造新增設(shè)備容量2800kW。窯頭電氣室原有配電變壓器能夠滿足本次改造要求，不需要更換。

低壓配電也充分利用原有配電回路，不增加新的低壓配電柜。小容量用電設(shè)備或電機基本能找到相匹配的回路，大容量用電設(shè)備如變頻柜的配電需同時兼顧每臺變壓器允許的負載能力及現(xiàn)有配電回路容量，個別容量較大沒有適合回路的更換原有斷路器、電流互感器等元器件，如355kW電機變頻柜等。還有些抽屜高度不滿足要求的可以在固定柜里想辦法增加回路。通過統(tǒng)籌規(guī)劃和設(shè)計，最終解決每一個用電設(shè)備的供電電源。

2.3 安裝位置的確定

變頻柜的安裝位置是設(shè)計最初就考慮到的問題，工廠經(jīng)過幾次改造，原電氣室已經(jīng)沒有空余位置整體安裝新增加的電氣設(shè)備。設(shè)計時我們對變頻柜及液壓控制柜，輥破控制柜等均采用二次電纜下進線的供電方式，可以靈活適應(yīng)各種安裝位置組合不受限制。利用舊的6臺變頻柜原則上原地不動，拆除淘汰變頻柜。工廠原有變頻柜全部安裝在低壓配電室里，安裝位置零亂，有的夾在其他控制柜之間，電纜相互纏繞，稍不注意可能引起故障卻難以查找到原因?，F(xiàn)場經(jīng)過逐個排查，最終確定只能拆除其中的3臺用以更換新柜。車間大布袋收塵器下方的收塵控制室還有2 500 mm長空間勉強可以放下剩余3臺。收塵控制室空間狹小，散熱會差一些。篦冷機一室的三臺風(fēng)機利用率相對較低，發(fā)熱量相對較小，放在收塵控制室較為合適，而且90 kW、110 kW的變頻柜寬800 mm，滿足空間要求。

2.4 DCS系統(tǒng)

由于四代篦冷機各用電設(shè)備在數(shù)量上與原有篦冷機基本持平，所以窯頭現(xiàn)場站原有DCS點數(shù)也能滿足要求，新設(shè)計中各控制箱、柜仍采用點對點的通訊方式，與原設(shè)計保持一致，原系統(tǒng)不需要更改。

3 結(jié)語

水泥廠技改工程是老舊企業(yè)利用新技術(shù)、新工藝、新設(shè)備提高企業(yè)競爭力的一種手段。作為配套服務(wù)專業(yè)，電氣自動化在滿足主體專業(yè)要求的前提下，采用性能優(yōu)越的新產(chǎn)品和節(jié)約投資降低成本必須雙管齊下。同樣狀況的篦冷機改造項目，如果完全撇開原有供配電系統(tǒng)，新建電氣室，重新采購變壓器、開關(guān)柜、變頻柜等等。二者相比電氣投資的差別是顯而易見的。充分合理的利用原有設(shè)備，既達到技改目的又節(jié)約投資是技改工程電氣自動化設(shè)計必須認真考慮的課題。