煙氣凈化系統(tǒng)中電氣控制的設(shè)計(jì)與研究

呂威

(江蘇盛劍環(huán)境設(shè)備有限公司,江蘇 蘇州215000)

1 電氣系統(tǒng)規(guī)劃設(shè)計(jì)

1.1 電力負(fù)荷表設(shè)計(jì)。電力負(fù)荷計(jì)算的目的是選擇電氣設(shè)備和計(jì)算年電能消耗,進(jìn)一步根據(jù)計(jì)算值選擇合適的電纜、斷路器、線路保護(hù)元件；在繪制電力負(fù)荷表之前,要根據(jù)PID工藝圖紙復(fù)核所有負(fù)載設(shè)備,將其銘牌參數(shù)記錄,并根據(jù)工藝需求確定負(fù)載設(shè)備的啟動(dòng)方式:配電、直起、星三角、正反轉(zhuǎn)、軟啟、變頻啟等。啟動(dòng)方式的確定對(duì)于后續(xù)主回路控制元件的選型極為重要。

根據(jù)如上計(jì)算公式,可以簡(jiǎn)單繪制出如下電力負(fù)荷表(表1),這個(gè)表格對(duì)于我們?nèi)魏坞姎夤┡潆娫O(shè)計(jì)均可以適用；針對(duì)每一個(gè)負(fù)載設(shè)備可根據(jù)計(jì)算的電流選擇相匹配的斷路器、接觸器、熱過載繼電器、軟啟或者變頻,對(duì)于后續(xù)詳細(xì)設(shè)計(jì)提供便捷；此外對(duì)于柜體數(shù)量規(guī)劃也具有前瞻性。

表1 電力負(fù)荷表(需要系數(shù)法計(jì)算)

1.2 一次供電系統(tǒng)圖設(shè)計(jì)。一次供電系統(tǒng)圖也就是常說的單線圖,從一次供電系統(tǒng)圖中可以清楚的讀取:進(jìn)線電源來向、各主回路的功率、各主回路上元器件的選型電氣規(guī)格、各主回路的啟動(dòng)方式以及每個(gè)配電盤中主回路的分布等信息；一次配電系統(tǒng)圖可以理解為電力負(fù)荷表的圖形化,是電氣深化設(shè)計(jì)的延續(xù),而電力負(fù)荷表則為一次供電系統(tǒng)圖的設(shè)計(jì)提供了設(shè)計(jì)基礎(chǔ)和依據(jù),兩者既互相聯(lián)系、又互相補(bǔ)充。一次配電系統(tǒng)圖在電氣設(shè)計(jì)送審過程中尤為重要。

2 低壓開關(guān)柜設(shè)計(jì)

2.1 低壓開關(guān)柜的種類。市場(chǎng)上流行的開關(guān)柜種類很多,主流的有這么幾種:GGD、GCK、GCS、MNS、MCS 等,其中GGD 和MNS兩款柜型市場(chǎng)占有率比較高。

GGD柜是交流低壓開關(guān)柜。GGD柜型最大的特點(diǎn)就是組合方便、電氣配套靈活、主母線裝配和調(diào)整方便,防護(hù)等級(jí)IP20-40；GGD柜型散熱是由柜體上下兩端均有不同數(shù)量的散熱槽孔,自下而上形成一個(gè)自然通風(fēng)道,從而達(dá)到散熱效果。單柜尺寸一般為W*D*H=1000*1000*2200mm。

MNS柜是抽屜式低壓開關(guān)柜。每個(gè)柜體由三部分組成:電纜室、抽屜室、母線室,每個(gè)室之間用阻燃型極高的絕緣材料相互隔離,有效防止了飛弧和線路短路,每個(gè)抽屜都有機(jī)械連鎖機(jī)構(gòu),安全可靠。靈活的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)使其具備各種進(jìn)線方案,下進(jìn)上出、上進(jìn)下出、 上進(jìn)上出、 下進(jìn)下出。 單柜尺寸一般為W*D*H=1000*1000*2200mm。

2.2 低壓開關(guān)柜的柜型設(shè)計(jì)。對(duì)于MNS及GGD柜型,其體積相對(duì)較大,需求更多的占地空間,這就要求配電室要足夠大,而且MNS柜型價(jià)格昂貴,這使好多客戶望而卻步。

為此我們?cè)O(shè)計(jì)了一種介于MNS與GGD柜型之間的一種低壓開關(guān)柜,可以理解為GGD Pro。柜體在威圖TS系列柜型,基礎(chǔ)上優(yōu)化升級(jí),前單開門后雙開門設(shè)計(jì),前后兩塊安裝板,柜體尺寸:800*800*2200mm,這個(gè)尺寸遠(yuǎn)小于MNS及GGD柜;柜型。柜體頂部設(shè)有銅母線倉(cāng),拼柜之間頂部預(yù)留銅母線穿線孔,拼柜直接側(cè)板通過M8 螺絲拼接,一個(gè)人足以完成拼裝工作,大大減少了人工拼接成本。散熱系統(tǒng)更為優(yōu)越,在柜體門面上部設(shè)置一個(gè)軸流風(fēng)扇,柜體下部設(shè)置一個(gè)風(fēng)百葉窗,通過一個(gè)溫控開關(guān)控制散熱風(fēng)扇的開關(guān),只有達(dá)到設(shè)定溫度才啟動(dòng)散熱風(fēng)扇,實(shí)現(xiàn)了開關(guān)柜散熱的自動(dòng)控制。此種柜型的優(yōu)越性體現(xiàn)在價(jià)格及空間,靈活性、安全性也完全不輸MNS及GGD。

2.3 低壓開關(guān)柜的電氣布置規(guī)劃設(shè)計(jì)。煙氣凈化系統(tǒng)由煙氣凈化回路和公用回路組成；煙氣凈化回路一般由反應(yīng)塔系統(tǒng)、布袋除塵系統(tǒng)、電伴熱系統(tǒng)組成；公用回路由碳酸氫鈉存儲(chǔ)與噴射系統(tǒng)、活性炭存儲(chǔ)與噴射系統(tǒng)、石灰漿制備與供應(yīng)系統(tǒng)、電伴熱控制系統(tǒng)等組成[1]。

結(jié)合一次供電系統(tǒng)圖就可以完成電氣布置圖設(shè)計(jì)；此處設(shè)計(jì)煙氣凈化回路為一組開關(guān)柜,從左至右依次設(shè)計(jì)為主進(jìn)線柜、1 號(hào)開關(guān)柜、2 號(hào)開關(guān)柜、3 號(hào)開關(guān)柜等；主進(jìn)線電氣柜中,只配置主進(jìn)線開關(guān)(采用上進(jìn)線)、多功能電表(可測(cè)量電壓、電流、功率、功率因數(shù)和頻率等,并通過RS485 將數(shù)據(jù)遠(yuǎn)程至中控,實(shí)現(xiàn)電能能效管理及監(jiān)控)、各種配電開關(guān)(照明、檢修、電動(dòng)葫蘆等)；其它開關(guān)柜中均設(shè)計(jì)有獨(dú)立二級(jí)主開關(guān),通過母排從一級(jí)主開關(guān)取電；每個(gè)開關(guān)柜可以實(shí)現(xiàn)18 個(gè)主回路設(shè)計(jì),每路電源狀態(tài)在柜門狀態(tài)顯示,大大節(jié)省了開關(guān)柜數(shù)量。公用系統(tǒng)同樣參照此設(shè)計(jì)思路。電氣安裝板布置圖見圖1 。

圖1

3 電氣原理圖設(shè)計(jì)

3.1 雙電源及電能采集回路電氣設(shè)計(jì)。雙電源采用施耐德品牌,WATSNB系列雙電源,PC級(jí),自投自復(fù)型。PC級(jí)自動(dòng)轉(zhuǎn)換開關(guān)的特點(diǎn):沒有保護(hù)功能,有較高的耐受、接通能力,能夠確保開關(guān)自身的安全,保證可靠接通回路[2]。雙電源電路器通過自身控制器能夠?qū)崟r(shí)監(jiān)控常用電源及備用電源狀態(tài)；多功能電表可將所測(cè)量電壓、電流、功率、功率因數(shù)和頻率等,并通過RS485 將數(shù)據(jù)遠(yuǎn)程至中控,實(shí)現(xiàn)電能能效管理及監(jiān)控,圖2 為詳細(xì)的電氣設(shè)計(jì)。

圖2

3.2 水泵、風(fēng)機(jī)等負(fù)載回路電氣設(shè)計(jì)。三相負(fù)載回路的啟動(dòng)方式可以從一次配電系統(tǒng)圖或者電力負(fù)荷表得出；啟動(dòng)方式以滿足煙氣系統(tǒng)工藝需求為目標(biāo)。為方便電氣圖紙查閱及現(xiàn)場(chǎng)施工,在電氣設(shè)計(jì)過程中電氣元器件標(biāo)號(hào)務(wù)必清晰,有規(guī)律性,可以實(shí)現(xiàn)標(biāo)注化設(shè)計(jì)。

主回路設(shè)計(jì)電氣代號(hào)標(biāo)識(shí)統(tǒng)一,如圖3 所示,斷路器@QF01、接觸器@KM01、熱繼@FR01、端子@XT,在同一回路中使用兩次的元器件,如正反轉(zhuǎn)負(fù)載,需求兩只接觸器,可編號(hào)為@KM01、@KM02,由此可見不同主回路只需替換對(duì)應(yīng)的@即可,這樣實(shí)現(xiàn)了電氣設(shè)計(jì)標(biāo)準(zhǔn)化,對(duì)于設(shè)計(jì),施工節(jié)省很大一部份工作量,在調(diào)試工作中不需要電氣圖紙即可完成調(diào)試工作；對(duì)于控制回路同樣按照此方法,選擇開關(guān)@SA、啟動(dòng)按鈕@PB01、停止按鈕@PB02、狀態(tài)指示燈@HR@HY@HG,中間繼電器@KA01@KA02 等；例如,5 號(hào)回路,@為5,那么此回路中所有電氣元件編號(hào)均為5+元件符號(hào)。此種方法對(duì)于實(shí)現(xiàn)輕松識(shí)圖、制圖、設(shè)計(jì)、施工、聯(lián)調(diào)等電氣標(biāo)準(zhǔn)化設(shè)計(jì)成為可能。

圖3

大功率的負(fù)載設(shè)備,通過電流變送器將運(yùn)行電流變送為4-20mA信號(hào),遠(yuǎn)傳給PLC或DCS系統(tǒng),實(shí)現(xiàn)運(yùn)行電流實(shí)現(xiàn)實(shí)時(shí)監(jiān)控,有助于業(yè)主第一時(shí)間觀測(cè)設(shè)備的運(yùn)行狀態(tài)。

4 此電氣設(shè)計(jì)方法在煙氣凈化系統(tǒng)中的應(yīng)用效果及結(jié)論

幾個(gè)煙氣凈化系統(tǒng)整體調(diào)試運(yùn)行后,經(jīng)過半年至一年運(yùn)行周期,取得的應(yīng)用效果及結(jié)論總結(jié)如下:

4.1 采用GGD Pro柜型可以有效解決項(xiàng)目現(xiàn)場(chǎng)因電氣室空間狹小問題和減少了投資成本,提高了開關(guān)柜靈活性、可靠性、安全性,實(shí)現(xiàn)了開關(guān)柜散熱的自動(dòng)控制。

4.2 明顯提高供電可靠性,本設(shè)計(jì)采用先進(jìn)的雙電源設(shè)計(jì),自投自復(fù),解決了因單電源斷電帶來的風(fēng)險(xiǎn),保障系統(tǒng)穩(wěn)定運(yùn)行的同時(shí)實(shí)現(xiàn)電能的監(jiān)測(cè)與管理。

4.3 建立在標(biāo)準(zhǔn)化基礎(chǔ)上的二次原理圖設(shè)計(jì)方法,對(duì)于降低勞務(wù)施工成本,縮短工程周期提供有力保障；所有負(fù)載設(shè)備的運(yùn)行狀態(tài)遠(yuǎn)傳中控監(jiān)視,大功率設(shè)備實(shí)時(shí)運(yùn)行電流監(jiān)控,成功實(shí)現(xiàn)工廠運(yùn)行監(jiān)控一體化。

4.4 電氣設(shè)計(jì)思路對(duì)于相關(guān)行業(yè)的電氣設(shè)計(jì)提供借鑒,設(shè)計(jì)流程化、標(biāo)準(zhǔn)化；特別是規(guī)劃設(shè)計(jì)階段電力負(fù)荷表及一次供電系統(tǒng)圖設(shè)計(jì)的方法,為項(xiàng)目施工提供了強(qiáng)有力的技術(shù)支持。