化工工程成套设备电气控制装置设计的探讨

何 晖，邓子伟，郑建东

（南宁化工股份有限公司，广西 南宁 530031）

一般情况下，化工企业在购买成套设备（如透平机、压缩机、冷冻机等）时，设备制造商提供的配套电气控制装置往往不能满足现场的实际需求。这类电气控制装置在设计时如何处置，是一个值得注意的问题。在许多工程设计中，一些设计部门基本上是采用直接套用的方式，即将制造商的产品直接搬到自己的设计图上，虽然设计工作简单了，但结果是对整体的设计方案难以优化，往往出现与现场实际安装、使用要求不相符，经常造成工程完工后设备不能正常开车或使用不方便，或使用寿命缩短等后果。

1 设备制造商提供的配套电气控制装置的局限性

许多化工成套设备的制造商的设计思路是根据自身设备的控制要求进行配套，并没有考虑到具体的工程项目的整体要求，同时，为降低设备制造成本，在配套电气控制装置时会有所取舍，不一定能够满足客户的需求。

1.1 安装配置不能满足安装环境要求

设备制造商提供的电气控制装置往往是将电气控制装置（控制柜、开关柜等）就近安装于成套设备旁（即安装于设备现场）进行设计，而化工生产场所大多是易燃、易爆、强腐蚀的区域，在许多场合电气装置安装于设备旁是不允许的，存在安全隐患。

1.2 控制原理不一定符合实际要求

如在一次透平机工程中，制造商提供的润滑油泵电气保护原理是根据油泵电机的电气状况来决定是否切换主、备电机，即只有当主油泵电机出现电气故障后，备用油泵电机才能切换投入工作。由于透平机转速高达20 000 r/m，主轴的润滑非常重要，不能中断供油，润滑油泵必须要保证可靠的运行。如果根据该润滑油泵的工作原理，不管油路出现何种状况，即使润滑油路中的压力降低，透平机主轴润滑缺油，只要油泵电机不出现电气故障，备用油泵也不会切换投运，严重地影响透平机的安全运行。

1.3 配置落后，或与现场供电条件不相符

有些电气控制装置对电动机的控制和起动方式没有考虑到用户的具体电网情况，有些往往只是根据电动机的功率考虑起动方式，对于37～90 kW的电动机大多采用降压起动方式，采用星-三角起动电路或高能耗的自耦降压起动电路。而目前化工企业一般电网的容量都较大，电动机大多可以采用直接方式，没有必要对37～75 kW的电动机采用降压起动方式。大功率电动机如需采用降压起动方式也大多采用软起动器的起动方式。在一些防爆场所，成套设备配套的防爆电机的接线盒有些只有1个接线口，采用星-三角起动方式（需用2根电缆接入）要保证电机的防爆密封性。而自耦降压起动器能耗大，故障率高，现基本上已被淘汰。有些电气控制装置的选型则不能满足技术要求，配套的开关额定短路开断能力达不到用户电网的额定短路电流，应用在实际工程上就属于不合格的产品。

1.4 不能满足整体项目的控制要求

随着采用自动化控制，生产装置多采用分散型控制系统（DCS）对整个装置进行集中监视、控制，电气装置的自动控制、连锁要求、远程控制等都需与DCS系统衔接配套，而制造商提供的电气控制装置一般不考虑与整个生产装置的整体配套问题，直接采用成套设备配套的电气控制装置往往不能满足生产装置整体控制要求，难以满足现场施工接线修改等的要求。

1.5 不能满足集中安装的要求

目前，化工企业大都将电气装置集中安装于配电开关室，控制操作监视装置安装于控制操作室，制造商提供的电气控制装置往往与工程中其他的电气装置存在着屏、柜型号不同，外形尺寸不相符，屏柜屏面颜色差异等等问题。特别是制造商配套的6～35 kV中压开关柜的型号、开关型式和参数与工程中其他的中压开关参数不匹配时，可能会造成安装于同一配电室内甚至是在同一段母线上的中压开关柜存在2种以上不同形式的开关柜，容易形成操作安全事故隐患，这是电气设计和电气工程安装中的大忌。不同型号的开关柜安装在一起，不但不美观，而且维护不方便，还容易造成电气误操作事故。

2 成套设备电气控制装置的设计思路和措施

针对透平机润滑油泵的控制配置问题，南宁化工公司将透平机润滑油泵的控制回路重新设计，改为根据油路中的油压状况来决定主、备电机的切换，并且增加了油泵双电源回路的自动切换，从而保证了透平机的安全运行。

对于大功率电动机的起动方式选择，该公司根据现场实际情况，采用先进的软起动器装置，改善了电机的起动性能，既节能又降低故障率，也可保证防爆电机的防爆密封性，提高了成套装置的安全性。

在具体的设计工作中，在电气控制装置集中安装的情况下，尽可能不采用成套设备配套的电气控制装置，而是与配电装置统一设计配置，在设计中，尽量采用统一型号的开关柜，保证配电室内开关柜的统一和整洁，降低维修的工作难度和投资成本，以取得良好的效果。如在上述透平机工程中，就不采用制造商配套的中压开关柜（固定式柜型，电磁式继电保护装置），自行设计采用先进的铠装移开式交流金属封闭开关设备（手车式开关柜）及微机继电保护装置，取得了满意的效果。

根据多年来的实际设计施工经验，在工艺专业编制成套设备订货技术要求时，要及时与工艺设计人员及设备制造商的工程技术人员进行充分的交流，了解成套设备的实际操作需求，制定详尽的配套电气控制装置的配置技术要求或者不采用制造商配套电气控制装置；在成套设备交流订货时，要求成套设备制造商提供相关的电气控制原理图，根据工程的实际，设计合适的电气控制方案和电气控制装置，采用用户自行配套的方法，这样才能保证设计质量，才能够符合现场使用的效果，保证设备的安全和操作安全。