新型石灰窑配电系统和自动化控制研究

蔡惠民

摘要：新型石灰窑具有节能，环保等功能，且自动化，机械化程度较高，生产过程更加安全，生产效率更高，成本更低，提高了石灰窑生产的经济效益和社会效益。合理的配电系统设计和PLC自动化控制是新技术石灰窑的重要特点。

关键词：石灰窑;配电系统;自动化控制

引言：石灰窑生产技术革新的背景

在现代工业发展中，石灰作为重要的生产材料一直都是冶金、水泥、建筑等行业急需的资源，但是传统石灰窑资源消耗量大，石灰质量差，污染严重。为了改变这一现状，使用现代新技术的石灰窑应运而生。现代新技术石灰窑具有节能，环保等功能，且自动化，机械化程度较高，生产过程更加安全，生产效率更高，成本更低，提高了石灰窑生产的经济效益和社会效益。

1石灰窑配电系统特点

1.1传统配电系统的主要问题

（1）各个设备配电独立，信息无法实现互联互通。

（2）各个设备配电无监测数据或数据不全面，无法实时掌握运维状态。

（3）发生故障时无预警，问题查找及抢修处理耗时长。

（4）日常运维养护业务往往需要投入大量的人力物力，维护成本高。

（5）设备的配电设计不规范，存在较多安全风险。

1.2新型石灰窑智能化配电系统

智能化配电系统可以有效的保障供电可靠性，供电品质，为连续性的自动化生产提供保证，有利于合理安排生产计划，节约电力成本以及检修成本。

智能化配电系统具有以下优势：

（1）安装有集控制、保护和测量等多种功能于一体的电气元件，配电柜内布设紧凑，安装、运行省时高效。

（2）智能配电器件具备数字通信接口，可通过网络实现配电系统的无人值守和远程监控。

（3）智能化大大提高了仪表的测量和保护精度，便于及时发现设备故障引起的安全隐患。同时减少了能源损耗，降低了产品成本。

（4）智能化、模块化设计，提高了运维养护效率，降低了人力成本。

1.3新型石灰窑智能化配电设计

設一台变压器，一座变配电室，为车间提供电源和配电。电缆的铺设采用电缆沟的形式，动力电缆、控制电缆均采要用阻燃的铜芯电缆，与PLC有关的控制电缆采用屏蔽电缆。

配电室内设进线柜，面出线柜，补偿柜，PLC柜，仪表柜，变频柜。柜体结构采用GGD形。

进、出线柜为生产设备及控制系统提供电源，保证生产过程正常进行。进、出线柜装有电压、电流表。补偿柜的作用是当电力供给不稳定时将补偿电力。补偿柜可装配BSMJ自愈式并联电力电容器。

PLC柜与控制室相连，采用模块式PLC，当控制室发出控制指令时，PLC柜接收控制信号并控制相应设备动作。 仪表柜中装有煤称重仪、青石称重仪、混料称重仪及竖窑温度仪。变频柜可实现对传动系统的控制，如调速鼓风机、上料小车卷扬机、除尘引风机、青石皮带电机及配、放煤皮带电机等，其控制程序由PLC完成。

在七个电气柜中大都含有接触器、热继电器、断路器等控制电器，可实现自动或手动保护功能。

为保证配电系统的安全运行还要采用以下保护功能：接地保护、短路保护、过载保护、欠压保护等。

2新型石灰窑PLC自动控制系统

2.1新型石灰窑PLC控制系统的特点

PLC能够实现复杂的逻辑控制，PLC抗干扰能力强、可靠性高、稳定性好、体积小，能够在恶劣环境下持续运行，且PLC编程与维护方便，是电气控制系统中应用最为广泛的核心设备。

控制系统由PLC系统和HMI系统组成。PLC系统采用西门子S7-300系统，配合分布式I]O系统组成。PLC的CPU与I/O模板之间采用PROFIBUS协议通讯。

该系统在WINCC系统平台上运行，安全性高，人机界面清晰美观，有手动、O和自动可切换设置，操作直观便捷。

西门子S7-300 PLC控制系统与检测仪表结合，可对石灰窑的窑温、空燃比、系统的装出料动作及相关的保护措施等进行自动控制和计算机监控。所有生产设备都会安装控制系统的触点，正常运行或突发异常监控屏幕都会显示。

2.2 PLC自动控制系统的应用

在电气室内，PLC系统主机架包括电源模块、CPU模块、模拟量输入模块、模拟量输出模块、数字量输入模块、扩展模块。

模拟量输入模块：主要有竖窑炉顶温度、青石料斗秤、煤料斗秤、青石混料秤、料车位置、探尺信号。

模拟量输出模块：主要有主卷电机速度、青石皮带速度、煤配料皮带速度、煤放料皮带速度、鼓风机速度信号。

数字量输入、输出模块：经过变频器的信号有主卷电机运行、青石配料振动器运行、青石皮带运行、煤配料皮带运行、煤放料皮带运行、鼓风机运行、布料器运行;经过接触器的信号有青石放料振动机运行、炉顶下料给料机运行、导向给料皮带正反转、返料皮带运行、出灰阀开关位、出灰阀运行反馈;经过气缸的信号有青石煤混料斗门开关、下料阀开关等信号;经过接近开关的信号有出灰阀中间位;直接输入输出的信号有料车在底、料车在顶、出灰皮带反馈。

扩展模块1：经过变频器的信号主卷电机正反转、开青石配料振动器、开青石皮带、开煤配料皮带、开煤放料皮带、开鼓风机、开布料器;经过接触器的信号有开炉顶下料给料机、正反转导向给料皮带、开关出灰阀、开出灰皮带、开总出灰皮带、开返料皮带;经过气缸的信号有开关青石煤混料斗门、开关下料阀。

扩展模块2：主要有出灰总皮带反馈、出灰总皮带正反转反馈、反转出灰皮带、探尺零位、探尺到底、提放探尺。

3结语

智能化配电系统设计和PLC自动化控制是新型石灰窑的重要特点，它的上料，配料、供风、供气、卸灰都是通过计算机自动化控制完成。但不是自动化程度越高越好，要综合考虑厂情，价格成本等因素，以最终效果为原则。新型石灰窑的推广，是社会的需要，也是企业效益的需要。

参考文献

[1]贾渭娟罗平主编，供配电系统（第2版）[M].重庆：重庆大学出版社，2019.

[2]王永华，现代电气控制及PLC应用技术（第5版）[M].北京：北京航空航天大学出版社，2020.