鞍鋼1450 冷軋生產線酸再生機組電控系統淺析

張 寧 趙 亮 汪 中

(1.鞍鋼集團工程技術有限公司，遼寧 鞍山；114021；2.鞍鋼股份煉鋼總廠，遼寧 鞍山 114021)

1.概述

鞍鋼1450 冷軋生產線酸再生機組設有132kW 排煙風機兩臺、55kW 輸送風機一臺、30kW 助燃風機兩臺以及預濃縮器循環泵、洗滌塔循環泵、焙燒爐給料泵、再生酸泵、吸收塔給料泵、水倉泵、新酸泵、廢酸泵、泥漿泵、計量泵、攪拌器、壓濾機、裝袋機、旋轉閥、電葫蘆、軸流風機等共計140 余臺低壓380VAC/220VAC 用電設備。總裝機容量2064kW，其中酸再生站裝機容量為982 kW，容量最大的傳動設備為132kW 排煙風機。本文主要對酸再生機組的供配電、傳動、照明、防雷及接地等進行分析研究。

2.供配電

2.1 電壓等級及負荷類別：

酸再生站屬于二類用電負荷，需要兩路電源供電。電壓等級：380VAC/220VAC。

2.2 計算負荷：

酸再生站：裝機容量982kW P30=597kW Q30=476kvar S30=794kVA

2.3 配電：

根據用電量、用電設備分布情況及工藝要求，在酸再生站三層（+9.50 平面）設低壓配電室。配電室為二層，配電室下為電纜夾層。MCC 柜、變頻器柜設置在配電室一層（+9.50平面）,為酸再生站的電氣傳動設備進行控制。配電室二層設有兩臺10kV/04～0.23kV 1600kVA 干式變壓器、低壓配電柜，為酸再生站及附近各站低壓負荷供配電。變壓器的兩路10kV電源引自綜合泵站。正常情況下兩臺變壓器分列運行，事故或檢修時，通過母聯開關由一臺變壓器承擔全部負荷。

酸再生站軸流風機等設備根據其布置情況及供電要求，在負荷附近采用動力配電箱供電，動力配電箱電源引自配電室內的低壓開關柜。

3.電氣控制

酸再生的各種攪拌器、排煙風機、焙燒爐給料泵、再生酸泵、吸收塔給料泵等驅動電機采用變頻調速控制。其中攪拌器為開環控制，其它設備為閉環控制。采用1 套完整進線柜和8 套完整變頻調速柜，用于控制酸再生裝置的泵、風機及攪拌器等。控制泵、攪拌器及風機用西門子的 Micromaster 440 系列變頻器，每臺變頻器上安有一塊通訊模塊，使得所有變頻器構成Profibus_DP 網，然后和PLC系統的Profibus_DP 網連接。所有操作信號均由PLC通過Profibus_DP 網傳送指令進行控制，每套變頻器系統與PLC的接口除了Profibus_DP 網絡接口外，還有1個送往PLC系統的硬接點信號（主接觸器分合及反饋信號、刀開關合閘信號、風扇故障信號）。

每臺變頻柜有隔離開關（含熔斷器及輔助觸點）、進線電抗器、軸流風機及其它配套元器件。

酸再生傳動設備采用機旁手動/集中手動/自動三種操作方式，設備的啟動和關閉可在現場和操作室控制。

機旁手動：經過PLC系統在現場機旁操作箱上對單體設備進行非聯鎖操作，僅在檢修和單體試車時使用。傳動設備工作制選擇設在現場機旁箱上。

集中手動：經過PLC系統在操作室內通過HMI 畫面對設備進行操作。

自動：經過PLC系統按設定的工藝參數及程序自動運行。

各層樓梯口（一層在門口）設置緊急停車開關。

整個自動化系統將由PLC、HMI和工業高速通訊網絡構成，完成電氣和儀表自動化監控的功能。監控工藝范圍如下：1#鹽酸再生裝置、2#鹽酸再生裝置、除硅及罐區系統。變頻器裝置與系統采用網絡通訊，PLC通過PROFIBUS 網控制變頻器的運轉。

4.連鎖操作：

（1）沖洗水泵：現場選擇使用哪臺泵，泵的啟動和關閉可在現場和控制室控制。或沖洗水罐液位＜0.5m時，泵關閉。

(2)再生酸泵：現場選擇使用哪臺泵，泵的啟動和關閉可在現場和控制室控制。當再生酸液位＜0.5m時，泵關閉。

(3)新酸泵：泵的啟動和關閉可在現場和控制室控制。當新酸罐液位＜0.5m時，泵關閉。(4)水倉泵：泵的啟動和關閉可在現場和控制室控制。當廢水坑液位＜0.3m時，泵關閉。當廢水坑液位，＞1.5m時，泵啟動。

（5）焙燒爐給料泵：現場選擇使用哪臺泵，泵的啟動和關閉可在現場和控制室控制。變頻調速為閉環控制。當泵出口壓力＜0.18MPa時，泵關閉。

(6)循環泵：現場選擇使用哪臺泵，泵的啟動和關閉可在現場和控制室控制。當泵出口壓力＜0.18MPa時，泵關閉。

(7)吸收塔給料泵：現場選擇使用哪臺泵，泵的啟動和關閉可在現場和控制室控制。變頻調速為閉環控制。當收集水罐液位＜0.5m時，泵關閉。

(8)洗滌塔循環泵：現場選擇使用哪臺泵，泵的啟動和關閉可在現場和控制室控制。或洗滌塔底液位＜0.2m時泵關閉。

(9)排煙風棚：啟動和關閉可在現場和控制室控制。變頻調速為閉環控制。當循環泵不工作時，或預濃縮器出口煙氣溫度＞110℃，或去預濃縮器廢酸壓力＜0.9MPa時，關閉。

（10）助燃風機：啟動和關閉可在現場和控制室控制。當排煙風機不工作或:爐內負壓＞0.05MPa時，風機關閉。

(11)鐵粉破碎器：啟動和關閉可在現場和控制室控制。當焙燒爐旋轉閥不工作時，關閉。

（12）焙燒爐旋轉閥：啟動和關閉可在現場和控制室控制。試驗操作可在現場按試驗操作按鈕進行。當輸送風機不工作時，關閉。

（13）輸送風機：啟動和關閉可在現場和控制室控制。

（14）鐵粉過濾器：啟動和關閉可在現場和控制室控制。

（15）廢酸泵：現場選擇使用哪臺泵，泵的啟動和關閉可在現場和控制室控制制。當廢酸罐液位＜0.5m時，泵關閉。

5.電力線路及管線敷設

高壓電源電纜采用阻燃、交聯、鎧裝銅芯電纜沿電纜溝或直埋敷設。

低壓動力及控制電纜均采用交聯阻燃防腐型，敷設方式為沿電纜橋架及局部穿管敷設。

6.裝配水平

低壓柜采用抽屜式柜，斷路器、接觸器等元件采用ABB 產品。

本系統采用可編程序控制器（PLC）實現酸再生機組的系統自動聯鎖控制，并采用HMI 完成動態模擬畫面顯示、監控系統運行及通過鍵盤進行工藝參數設定和修改。

7.防爆、防腐、防火措施

浸溶塔上方防火等級乙級，防爆等級室外為二區；再生廠房焙燒爐區防火等級丙級，防爆等級室內為一區。相應區域要按規范選擇防火、防爆電氣設備。電氣照明燈具的選擇、電氣管線布置均應按相應區域防爆要求設計。電氣設備的選擇、電力管線的敷設考慮鹽酸氣體的腐蝕。電氣室的入出口洞用防火堵料封堵。

8.電氣照明

室外浸溶塔及廠房需要照明，主廠房5層，各房間及設備的操作點需照明。照明網絡電壓380VAC/220VAC。低壓配電室、PLC室、操作室、化驗室采用熒光燈，焙燒爐區采用防爆燈，其它區域采用防水防塵燈。電氣室、操作室和化驗室設事故照明，事故照明采用應急燈。

9.接地

酸再生站整個電氣系統的保護接地采用TN-S 形式，酸再生廠房屋面設避雷帶（網）并經引下線與接地系統連接，接地電阻<4 歐姆。

PLC系統接地要滿足設備提供商要求。

對于工藝貯槽、罐、塔器及管道等均采用防靜電接地保護，其接地電阻<10 歐姆。

10.年耗電量

0.3881×107kW.h

11.結束語

鞍鋼1450 冷軋生產線酸再生機組自調試運行后，產品各項技術性能指標達均到了設計要求。該電控系統在運行中具有穩定可靠、控制精度高、操作方便、維修簡單等特點。

[1] GB50052-2009.供配電系統設計規范[S].

[2] GB50053-1994.10kV及以下變電所設計規范[S].

[3] GB50217-2007.電力工程電纜設計規范[S]