論電氣自動化工程在工業(yè)生產(chǎn)中的應(yīng)用

叢麗麗，劉志黨

(1.遼寧環(huán)宇環(huán)保科技股份有限公司，遼寧 營口 115100；2.沈陽電氣傳動研究所(有限公司)，遼寧 沈陽 110141)

1 引言

電氣自動化工程廣泛應(yīng)用于水泥生產(chǎn)線設(shè)備，鋼鐵廠布袋除塵系統(tǒng)、高爐煤氣除塵系統(tǒng)、熱風(fēng)爐系統(tǒng)、高爐系統(tǒng)、轉(zhuǎn)爐系統(tǒng)、出鐵場布袋除塵系統(tǒng)、礦槽除塵系統(tǒng)、篩分及皮帶上料系統(tǒng)等各工業(yè)生產(chǎn)中。

2 電氣自動化的設(shè)計(jì)、制作

電氣自動化安裝是工程最后一步，是整個(gè)工業(yè)生產(chǎn)運(yùn)轉(zhuǎn)調(diào)試的核心，電氣自動化從提出技術(shù)要求到設(shè)計(jì)、制圖、審核、工廠制作、電氣施工、配電、調(diào)試、單體試運(yùn)轉(zhuǎn)、聯(lián)合空載試運(yùn)轉(zhuǎn)、帶負(fù)載投入運(yùn)行、電氣工程驗(yàn)收幾個(gè)主要步驟。首先要根據(jù)工藝專業(yè)提供的設(shè)計(jì)委托書，其中包括工藝名稱、數(shù)量、電壓等級、功率、控制要求、儀表種類、儀表數(shù)量、儀表參數(shù)、工藝控制過程，電氣自動化設(shè)計(jì)人員針對上述內(nèi)容進(jìn)行合理化匯總，再依據(jù)與用戶簽定的技術(shù)協(xié)議的要求、滿足工藝要求進(jìn)行電氣自動化初步設(shè)計(jì)。電氣設(shè)計(jì)先計(jì)算配電部分用電負(fù)荷，根據(jù)用電負(fù)荷及各元件的用途和等級配電，對于電動機(jī)的配電分別考慮保護(hù)措施，控制通斷，過流保護(hù)，選配的接觸器的電流等級，熱繼電器的電流調(diào)整范圍要與電機(jī)的額定電流相匹配，控制回路的自鎖和互鎖，當(dāng)電機(jī)大于18.5kW時(shí)，電機(jī)不宜直接啟動，否則對電網(wǎng)電壓沖擊大，宜選擇星角啟動、軟啟動、變頻啟動等啟動方式。然后匯總計(jì)算控制設(shè)備的開關(guān)量輸入，開關(guān)量輸出，模擬量輸入，模擬量輸出的實(shí)際點(diǎn)數(shù)用量，根據(jù)點(diǎn)數(shù)計(jì)算表選擇中央處理器、開關(guān)量輸入輸出模塊數(shù)量，模擬量輸入輸出模塊數(shù)量。初步設(shè)計(jì)確定后，然后可以根據(jù)工藝要求開始設(shè)計(jì)電氣原理圖，設(shè)計(jì)制圖原則是，回路簡單易懂、成本造價(jià)低、經(jīng)濟(jì)實(shí)用、安全可靠。制圖完畢后經(jīng)組審、室審后進(jìn)行元器件匯總，下發(fā)采購清單，最后圖紙下發(fā)車間制作。

3 電氣自動化設(shè)計(jì)注意事項(xiàng)

控制設(shè)備的電動閥門開關(guān)即電機(jī)正轉(zhuǎn)開、反轉(zhuǎn)關(guān)的控制中，必須注意正反轉(zhuǎn)互鎖，若正反轉(zhuǎn)接觸器同時(shí)接通，電路發(fā)生短路，總閘關(guān)斷造成系統(tǒng)癱瘓，嚴(yán)重情況易造成人身安全或火災(zāi)事故。電機(jī)功率越大，電流越大，危害越大。

電氣配線截面積根據(jù)下方斷路器的額定電流選擇，選擇額定電流與截面積電線相匹配配線，截面積大則產(chǎn)生經(jīng)濟(jì)損失，截面積小電流大則易燒斷發(fā)生事故，并且配線考慮標(biāo)準(zhǔn)規(guī)范電氣間隙，爬電距離，柜內(nèi)寬松安裝，預(yù)留備用回路，布線布局合理、整齊。

當(dāng)遇到復(fù)雜電路設(shè)計(jì)時(shí)，需反復(fù)推敲電路的可行性，為降低成本，用最少的元件組成電路滿足控制要求，實(shí)現(xiàn)成本最優(yōu)化設(shè)計(jì)。設(shè)計(jì)電路中，考慮電路按順序編號，編號統(tǒng)一，有規(guī)律，電氣元件通用性強(qiáng)，相對較小的工程的圖紙相對設(shè)計(jì)簡易，而設(shè)備眾多工程涉及到多面控制柜的圖紙?jiān)O(shè)計(jì)，需要進(jìn)行設(shè)計(jì)前的規(guī)劃，多面并排柜之間的規(guī)律走線，柜與柜或柜與箱之間街接有規(guī)律性，同一繼電器的相鄰觸點(diǎn)宜設(shè)計(jì)相同電壓，若設(shè)計(jì)不同電壓回路，易產(chǎn)生元器件燒損等情況，正反轉(zhuǎn)電路中，熱繼電器需選用安裝底座，易于配線，從安全上考慮設(shè)備的現(xiàn)場操作箱設(shè)計(jì)宜用直流24V電壓等級，即使出現(xiàn)漏電情況也在安全電壓范圍內(nèi)，保證人身安全。

4 電氣自動化在布袋除塵器中的應(yīng)用

根據(jù)環(huán)境評估的要求，工業(yè)生產(chǎn)中大顆粒粉塵需要經(jīng)過過濾處理才可以排放到大氣中。目前各地因排放要求不同，排放數(shù)值也不同，分別有20mg/m3，30mg/m3，50mg/m3，所以各鋼鐵廠需要增設(shè)布袋除塵器，從而達(dá)到排放要求。布袋除塵器經(jīng)過內(nèi)裝布袋，將粉塵過濾后再排放，達(dá)到環(huán)境評估要求。布袋除塵器需配套滿足工藝要求的電氣自動化系統(tǒng)，才能滿足運(yùn)行的要求，環(huán)境除塵器中控制系統(tǒng)有清灰控制和下部卸灰控制系統(tǒng)，控制系統(tǒng)有電機(jī)配電控制，PLC程序控制，儀表數(shù)值顯示。其中袋式除塵器的清灰，設(shè)定時(shí)、定壓差和手動三種清灰控制模式，可通過轉(zhuǎn)換開關(guān)進(jìn)行選擇。選擇定時(shí)清灰模式時(shí)，當(dāng)清灰周期達(dá)到給定時(shí)限時(shí)，控制柜給出清灰脈沖信號，除塵器開始清灰，清灰一周結(jié)束后再進(jìn)入清灰等待程序；選擇定壓差清灰模式時(shí)，以除塵器過濾阻力(壓差)為清灰控制依據(jù)，當(dāng)阻力上升至設(shè)定值時(shí)，啟動清灰程序清灰，當(dāng)阻力下降至設(shè)定值以下且完成一個(gè)周期的清灰后，除塵器清灰結(jié)束，進(jìn)入清灰等待程序。

電氣自動化系統(tǒng)主要面向生產(chǎn)過程，完成生產(chǎn)過程的順序控制、連續(xù)調(diào)節(jié)控制，通過自動化操作界面可以進(jìn)行人機(jī)對話、修改過程參數(shù)并改變設(shè)備運(yùn)行狀態(tài)，對其控制的生產(chǎn)過程進(jìn)行監(jiān)視和控制。主要完成布袋除塵器各管道氣體壓力、溫度、流量檢測，系統(tǒng)保護(hù)及連鎖、脈沖清灰、卸灰、各系統(tǒng)的故障保護(hù)及報(bào)警顯示等基礎(chǔ)自動化的手動自動控制。布袋除塵系統(tǒng)采用PLC控制系統(tǒng)，設(shè)有操作站與其互相可進(jìn)行通訊聯(lián)系，上位機(jī)布置在控制室內(nèi)，并能實(shí)現(xiàn)與主系統(tǒng)的數(shù)據(jù)交換，通訊方式通過以太網(wǎng)進(jìn)行實(shí)時(shí)通訊聯(lián)系。主系統(tǒng)可通過通訊實(shí)時(shí)監(jiān)視和控制布袋除塵器工藝數(shù)值。

5 電氣自動化在高爐系統(tǒng)中的應(yīng)用

高爐工藝復(fù)雜，各輔助工藝眾多，高爐系統(tǒng)能夠正常運(yùn)行，需要配套滿足工藝的控制系統(tǒng)，從監(jiān)視和控制高爐正常運(yùn)行。高爐系統(tǒng)包括上料小車能夠有序交替上料，爐頂壓力及放散連鎖控制，爐內(nèi)壓力、爐內(nèi)溫度監(jiān)視與控制，均需要配備電氣自動化控制系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)工藝功能，達(dá)到高爐系統(tǒng)正常運(yùn)行。在高爐系統(tǒng)的重要部位都安裝有高清攝像頭，高爐主控室內(nèi)可清晰看到現(xiàn)場設(shè)備運(yùn)行狀態(tài)。除此之外，高爐系統(tǒng)的所有工藝畫面都制作在高爐的上位機(jī)中，通過上位機(jī)可全局觀察高爐系統(tǒng)每個(gè)運(yùn)行狀態(tài)，如閥門開關(guān)狀態(tài)，電動閥門運(yùn)行狀態(tài)，一氧化碳報(bào)警值，查看歷史溫度、液位、流量、壓力數(shù)值，且設(shè)有報(bào)警功能，超出限值聲光報(bào)警及每天查看高爐生產(chǎn)量等等。電氣自動化控制系統(tǒng)是保證整個(gè)工藝的正常運(yùn)行核心。

6 電氣自動化在機(jī)械設(shè)備中的應(yīng)用

電氣自動化不僅在大工業(yè)系統(tǒng)應(yīng)用廣泛，在機(jī)械設(shè)備上應(yīng)用也很廣泛。下面介紹工業(yè)生產(chǎn)設(shè)備卷板機(jī)，卷板機(jī)不僅包括主體的輥輪設(shè)備，升降輥輪用的液壓部分，同時(shí)還包括電氣自動化控制系統(tǒng)，某臺卷板厚度100mm，卷板長度3m的卷板機(jī)，除了硬件機(jī)械輥輪設(shè)備外，還需要穩(wěn)定可靠精準(zhǔn)的控制系統(tǒng)才可以正常卷厚板。卷板機(jī)工作過程:首先將上輥提升一定高度，再將厚板吊進(jìn)輥輪并與基準(zhǔn)線對齊，然后下降輥輪，打開電機(jī)開始卷板。

單臺機(jī)械設(shè)備能夠順利工作，必須配套電氣自動化控制柜，卷板機(jī)屬重載設(shè)備，電機(jī)啟動方式采用頻敏啟動。輕載設(shè)備和重載設(shè)備的啟動方式不同，普通輕載設(shè)備可以采用變頻啟動或是軟啟動，卷板機(jī)能夠順序完成一個(gè)卷板工作流程是通過配套的小型PLC來完成。卷板機(jī)屬生產(chǎn)設(shè)備，即根據(jù)生產(chǎn)需要而使用，當(dāng)設(shè)備不使用時(shí)常處于斷電狀態(tài)，會帶來一些問題?？刂葡到y(tǒng)中中央處理器內(nèi)置電池，由于設(shè)備長時(shí)間閑置處于斷電狀態(tài)，電池電量耗盡，若是不帶存儲功能的中央處理器，內(nèi)部程序易丟失，當(dāng)再次使用設(shè)備時(shí)，機(jī)械設(shè)備無法正常工作。所以當(dāng)設(shè)備長時(shí)間不使用時(shí)，而中央處理器沒有存儲功能的情況下，需要隔月對中央處理器充電，保證電池電量充足，以免程序丟失，機(jī)械設(shè)備無法工作。

在工業(yè)生產(chǎn)中，電氣自動化專業(yè)是保證工藝設(shè)備運(yùn)行的核心，隨著社會發(fā)展的需求越來越高，越來越智能化，電氣自動化除占有領(lǐng)域廣泛外，更新?lián)Q代越來越快。