鞍钢1450 冷轧生产线酸再生机组电控系统浅析
2012-12-29张宁赵亮汪中
张 宁 赵 亮 汪 中
(1.鞍钢集团工程技术有限公司,辽宁 鞍山;114021;2.鞍钢股份炼钢总厂,辽宁 鞍山 114021)
1.概述
鞍钢1450 冷轧生产线酸再生机组设有132kW 排烟风机两台、55kW 输送风机一台、30kW 助燃风机两台以及预浓缩器循环泵、洗涤塔循环泵、焙烧炉给料泵、再生酸泵、吸收塔给料泵、水仓泵、新酸泵、废酸泵、泥浆泵、计量泵、搅拌器、压滤机、装袋机、旋转阀、电葫芦、轴流风机等共计140 余台低压380VAC/220VAC 用电设备。总装机容量2064kW,其中酸再生站装机容量为982 kW,容量最大的传动设备为132kW 排烟风机。本文主要对酸再生机组的供配电、传动、照明、防雷及接地等进行分析研究。
2.供配电
2.1 电压等级及负荷类别:
酸再生站属于二类用电负荷,需要两路电源供电。电压等级:380VAC/220VAC。
2.2 计算负荷:
酸再生站:装机容量982kW P30=597kW Q30=476kvar S30=794kVA
2.3 配电:
根据用电量、用电设备分布情况及工艺要求,在酸再生站三层(+9.50 平面)设低压配电室。配电室为二层,配电室下为电缆夹层。MCC 柜、变频器柜设置在配电室一层(+9.50平面),为酸再生站的电气传动设备进行控制。配电室二层设有两台10kV/04~0.23kV 1600kVA 干式变压器、低压配电柜,为酸再生站及附近各站低压负荷供配电。变压器的两路10kV电源引自综合泵站。正常情况下两台变压器分列运行,事故或检修时,通过母联开关由一台变压器承担全部负荷。
酸再生站轴流风机等设备根据其布置情况及供电要求,在负荷附近采用动力配电箱供电,动力配电箱电源引自配电室内的低压开关柜。
3.电气控制
酸再生的各种搅拌器、排烟风机、焙烧炉给料泵、再生酸泵、吸收塔给料泵等驱动电机采用变频调速控制。其中搅拌器为开环控制,其它设备为闭环控制。采用1 套完整进线柜和8 套完整变频调速柜,用于控制酸再生装置的泵、风机及搅拌器等。控制泵、搅拌器及风机用西门子的 Micromaster 440 系列变频器,每台变频器上安有一块通讯模块,使得所有变频器构成Profibus_DP 网,然后和PLC系统的Profibus_DP 网连接。所有操作信号均由PLC通过Profibus_DP 网传送指令进行控制,每套变频器系统与PLC的接口除了Profibus_DP 网络接口外,还有1个送往PLC系统的硬接点信号(主接触器分合及反馈信号、刀开关合闸信号、风扇故障信号)。
每台变频柜有隔离开关(含熔断器及辅助触点)、进线电抗器、轴流风机及其它配套元器件。
酸再生传动设备采用机旁手动/集中手动/自动三种操作方式,设备的启动和关闭可在现场和操作室控制。
机旁手动:经过PLC系统在现场机旁操作箱上对单体设备进行非联锁操作,仅在检修和单体试车时使用。传动设备工作制选择设在现场机旁箱上。
集中手动:经过PLC系统在操作室内通过HMI 画面对设备进行操作。
自动:经过PLC系统按设定的工艺参数及程序自动运行。
各层楼梯口(一层在门口)设置紧急停车开关。
整个自动化系统将由PLC、HMI和工业高速通讯网络构成,完成电气和仪表自动化监控的功能。监控工艺范围如下:1#盐酸再生装置、2#盐酸再生装置、除硅及罐区系统。变频器装置与系统采用网络通讯,PLC通过PROFIBUS 网控制变频器的运转。
4.连锁操作:
(1)冲洗水泵:现场选择使用哪台泵,泵的启动和关闭可在现场和控制室控制。或冲洗水罐液位<0.5m时,泵关闭。
(2)再生酸泵:现场选择使用哪台泵,泵的启动和关闭可在现场和控制室控制。当再生酸液位<0.5m时,泵关闭。
(3)新酸泵:泵的启动和关闭可在现场和控制室控制。当新酸罐液位<0.5m时,泵关闭。(4)水仓泵:泵的启动和关闭可在现场和控制室控制。当废水坑液位<0.3m时,泵关闭。当废水坑液位,>1.5m时,泵启动。
(5)焙烧炉给料泵:现场选择使用哪台泵,泵的启动和关闭可在现场和控制室控制。变频调速为闭环控制。当泵出口压力<0.18MPa时,泵关闭。
(6)循环泵:现场选择使用哪台泵,泵的启动和关闭可在现场和控制室控制。当泵出口压力<0.18MPa时,泵关闭。
(7)吸收塔给料泵:现场选择使用哪台泵,泵的启动和关闭可在现场和控制室控制。变频调速为闭环控制。当收集水罐液位<0.5m时,泵关闭。
(8)洗涤塔循环泵:现场选择使用哪台泵,泵的启动和关闭可在现场和控制室控制。或洗涤塔底液位<0.2m时泵关闭。
(9)排烟风棚:启动和关闭可在现场和控制室控制。变频调速为闭环控制。当循环泵不工作时,或预浓缩器出口烟气温度>110℃,或去预浓缩器废酸压力<0.9MPa时,关闭。
(10)助燃风机:启动和关闭可在现场和控制室控制。当排烟风机不工作或:炉内负压>0.05MPa时,风机关闭。
(11)铁粉破碎器:启动和关闭可在现场和控制室控制。当焙烧炉旋转阀不工作时,关闭。
(12)焙烧炉旋转阀:启动和关闭可在现场和控制室控制。试验操作可在现场按试验操作按钮进行。当输送风机不工作时,关闭。
(13)输送风机:启动和关闭可在现场和控制室控制。
(14)铁粉过滤器:启动和关闭可在现场和控制室控制。
(15)废酸泵:现场选择使用哪台泵,泵的启动和关闭可在现场和控制室控制制。当废酸罐液位<0.5m时,泵关闭。
5.电力线路及管线敷设
高压电源电缆采用阻燃、交联、铠装铜芯电缆沿电缆沟或直埋敷设。
低压动力及控制电缆均采用交联阻燃防腐型,敷设方式为沿电缆桥架及局部穿管敷设。
6.装配水平
低压柜采用抽屉式柜,断路器、接触器等元件采用ABB 产品。
本系统采用可编程序控制器(PLC)实现酸再生机组的系统自动联锁控制,并采用HMI 完成动态模拟画面显示、监控系统运行及通过键盘进行工艺参数设定和修改。
7.防爆、防腐、防火措施
浸溶塔上方防火等级乙级,防爆等级室外为二区;再生厂房焙烧炉区防火等级丙级,防爆等级室内为一区。相应区域要按规范选择防火、防爆电气设备。电气照明灯具的选择、电气管线布置均应按相应区域防爆要求设计。电气设备的选择、电力管线的敷设考虑盐酸气体的腐蚀。电气室的入出口洞用防火堵料封堵。
8.电气照明
室外浸溶塔及厂房需要照明,主厂房5层,各房间及设备的操作点需照明。照明网络电压380VAC/220VAC。低压配电室、PLC室、操作室、化验室采用荧光灯,焙烧炉区采用防爆灯,其它区域采用防水防尘灯。电气室、操作室和化验室设事故照明,事故照明采用应急灯。
9.接地
酸再生站整个电气系统的保护接地采用TN-S 形式,酸再生厂房屋面设避雷带(网)并经引下线与接地系统连接,接地电阻<4 欧姆。
PLC系统接地要满足设备提供商要求。
对于工艺贮槽、罐、塔器及管道等均采用防静电接地保护,其接地电阻<10 欧姆。
10.年耗电量
0.3881×107kW.h
11.结束语
鞍钢1450 冷轧生产线酸再生机组自调试运行后,产品各项技术性能指标达均到了设计要求。该电控系统在运行中具有稳定可靠、控制精度高、操作方便、维修简单等特点。
[1] GB50052-2009.供配电系统设计规范[S].
[2] GB50053-1994.10kV及以下变电所设计规范[S].
[3] GB50217-2007.电力工程电缆设计规范[S]