新型石灰窯配電系統和自動化控制研究

蔡惠民

摘要：新型石灰窯具有節能，環保等功能，且自動化，機械化程度較高，生產過程更加安全，生產效率更高，成本更低，提高了石灰窯生產的經濟效益和社會效益。合理的配電系統設計和PLC自動化控制是新技術石灰窯的重要特點。

關鍵詞：石灰窯;配電系統;自動化控制

引言：石灰窯生產技術革新的背景

在現代工業發展中，石灰作為重要的生產材料一直都是冶金、水泥、建筑等行業急需的資源，但是傳統石灰窯資源消耗量大，石灰質量差，污染嚴重。為了改變這一現狀，使用現代新技術的石灰窯應運而生。現代新技術石灰窯具有節能，環保等功能，且自動化，機械化程度較高，生產過程更加安全，生產效率更高，成本更低，提高了石灰窯生產的經濟效益和社會效益。

1石灰窯配電系統特點

1.1傳統配電系統的主要問題

（1）各個設備配電獨立，信息無法實現互聯互通。

（2）各個設備配電無監測數據或數據不全面，無法實時掌握運維狀態。

（3）發生故障時無預警，問題查找及搶修處理耗時長。

（4）日常運維養護業務往往需要投入大量的人力物力，維護成本高。

（5）設備的配電設計不規范，存在較多安全風險。

1.2新型石灰窯智能化配電系統

智能化配電系統可以有效的保障供電可靠性，供電品質，為連續性的自動化生產提供保證，有利于合理安排生產計劃，節約電力成本以及檢修成本。

智能化配電系統具有以下優勢：

（1）安裝有集控制、保護和測量等多種功能于一體的電氣元件，配電柜內布設緊湊，安裝、運行省時高效。

（2）智能配電器件具備數字通信接口，可通過網絡實現配電系統的無人值守和遠程監控。

（3）智能化大大提高了儀表的測量和保護精度，便于及時發現設備故障引起的安全隱患。同時減少了能源損耗，降低了產品成本。

（4）智能化、模塊化設計，提高了運維養護效率，降低了人力成本。

1.3新型石灰窯智能化配電設計

設一臺變壓器，一座變配電室，為車間提供電源和配電。電纜的鋪設采用電纜溝的形式，動力電纜、控制電纜均采要用阻燃的銅芯電纜，與PLC有關的控制電纜采用屏蔽電纜。

配電室內設進線柜，面出線柜，補償柜，PLC柜，儀表柜，變頻柜。柜體結構采用GGD形。

進、出線柜為生產設備及控制系統提供電源，保證生產過程正常進行。進、出線柜裝有電壓、電流表。補償柜的作用是當電力供給不穩定時將補償電力。補償柜可裝配BSMJ自愈式并聯電力電容器。

PLC柜與控制室相連，采用模塊式PLC，當控制室發出控制指令時，PLC柜接收控制信號并控制相應設備動作。 儀表柜中裝有煤稱重儀、青石稱重儀、混料稱重儀及豎窯溫度儀。變頻柜可實現對傳動系統的控制，如調速鼓風機、上料小車卷揚機、除塵引風機、青石皮帶電機及配、放煤皮帶電機等，其控制程序由PLC完成。

在七個電氣柜中大都含有接觸器、熱繼電器、斷路器等控制電器，可實現自動或手動保護功能。

為保證配電系統的安全運行還要采用以下保護功能：接地保護、短路保護、過載保護、欠壓保護等。

2新型石灰窯PLC自動控制系統

2.1新型石灰窯PLC控制系統的特點

PLC能夠實現復雜的邏輯控制，PLC抗干擾能力強、可靠性高、穩定性好、體積小，能夠在惡劣環境下持續運行，且PLC編程與維護方便，是電氣控制系統中應用最為廣泛的核心設備。

控制系統由PLC系統和HMI系統組成。PLC系統采用西門子S7-300系統，配合分布式I]O系統組成。PLC的CPU與I/O模板之間采用PROFIBUS協議通訊。

該系統在WINCC系統平臺上運行，安全性高，人機界面清晰美觀，有手動、O和自動可切換設置，操作直觀便捷。

西門子S7-300 PLC控制系統與檢測儀表結合，可對石灰窯的窯溫、空燃比、系統的裝出料動作及相關的保護措施等進行自動控制和計算機監控。所有生產設備都會安裝控制系統的觸點，正常運行或突發異常監控屏幕都會顯示。

2.2 PLC自動控制系統的應用

在電氣室內，PLC系統主機架包括電源模塊、CPU模塊、模擬量輸入模塊、模擬量輸出模塊、數字量輸入模塊、擴展模塊。

模擬量輸入模塊：主要有豎窯爐頂溫度、青石料斗秤、煤料斗秤、青石混料秤、料車位置、探尺信號。

模擬量輸出模塊：主要有主卷電機速度、青石皮帶速度、煤配料皮帶速度、煤放料皮帶速度、鼓風機速度信號。

數字量輸入、輸出模塊：經過變頻器的信號有主卷電機運行、青石配料振動器運行、青石皮帶運行、煤配料皮帶運行、煤放料皮帶運行、鼓風機運行、布料器運行;經過接觸器的信號有青石放料振動機運行、爐頂下料給料機運行、導向給料皮帶正反轉、返料皮帶運行、出灰閥開關位、出灰閥運行反饋;經過氣缸的信號有青石煤混料斗門開關、下料閥開關等信號;經過接近開關的信號有出灰閥中間位;直接輸入輸出的信號有料車在底、料車在頂、出灰皮帶反饋。

擴展模塊1：經過變頻器的信號主卷電機正反轉、開青石配料振動器、開青石皮帶、開煤配料皮帶、開煤放料皮帶、開鼓風機、開布料器;經過接觸器的信號有開爐頂下料給料機、正反轉導向給料皮帶、開關出灰閥、開出灰皮帶、開總出灰皮帶、開返料皮帶;經過氣缸的信號有開關青石煤混料斗門、開關下料閥。

擴展模塊2：主要有出灰總皮帶反饋、出灰總皮帶正反轉反饋、反轉出灰皮帶、探尺零位、探尺到底、提放探尺。

3結語

智能化配電系統設計和PLC自動化控制是新型石灰窯的重要特點，它的上料，配料、供風、供氣、卸灰都是通過計算機自動化控制完成。但不是自動化程度越高越好，要綜合考慮廠情，價格成本等因素，以最終效果為原則。新型石灰窯的推廣，是社會的需要，也是企業效益的需要。

參考文獻

[1]賈渭娟羅平主編，供配電系統（第2版）[M].重慶：重慶大學出版社，2019.

[2]王永華，現代電氣控制及PLC應用技術（第5版）[M].北京：北京航空航天大學出版社，2020.