试论自动化工厂电气系统设计规划与设备选型

莫 易

杭州中深电力技术有限公司 浙江 杭州 310000

当前,自动化工厂在现代技术的应用下,已经逐渐实现了高水平的建设和广泛应用,提高了生产的效率和生产的质量之余,对于电气系统的设计和整体规划也提出了更高的挑战,既要能够从全局和全过程角度去进行科学的设计和规划,同时也要能够全面掌握各项设备的具体功能与技术参数。

一、自动化工厂电气系统临时用电设施的设计规划与设备选型

首先,要重视临时用电容量的设计。

电气系统临时用电的容量必须要依据工程建设不同阶段不同环节的用电标准需求,以及参考以往的工程项目经验合理进行单机调试、用电等多项参数情况的考虑,并准确估算出工程项目建设施工当中所需用电的最大负荷,以此为依据向电力能源部门申请用电容量或做到与工程项目所处位置周边施工电源的匹配。

其次,要重视工程项目所处周边环境情况。

自动化工厂电气系统建设中,考虑其工程的周边环境因素影响较为重要,因此,要仔细观察和调查是否存在其他工厂或其他电源能够作为临时施工电源应用,要仔细的勘察工程项目所处周边环境高压线路的接入点位置,并确定从电源接入点至工程项目临时配电室的路径是否能够运用原有路径或渠道,还要根据实际调查数据进行相关方案的制定,例如,进行顶管或架空线路的接通,或到当地供电部门了解临时用电政策,要明确变压器容量大小以及最高值收费标准,通常工业用电需要大于250k VA,这就涉及到需要选用符合标准容量的变压器,并运用干式安装,此外,还要计算多少容量的变压器所需配备的配电室以及变压器安装时当中所涉及的各项设备与设施施工成本。

再次,临时用电设备的选型。

依据当前现行的相关用电方案和用电容量合理性来进行配电柜的选择。配电柜主要包括功率因数表、计量表、电容补偿柜。通常情况下,工程项目使用电焊机、切割机等单向双向设备较多,容易引起电网功率因素的偏低,如果没有配备电容补偿会引起多余的电能成本费用。而配电柜要能够准确的设计相应的开关及电表设备。此外,还要根据用电容量、用电设备类型来进行变压器、电缆的规划与设计,要优先选择油浸式变压器,其变压器心药选用铜芯或铝芯,而且还要根据用电负荷分布的实际情况来进行临时用电线路路径的规划,确保供电点分布图的合理设计。

临时用电电缆可以选择铜芯、铝芯或铝合金电缆,其敷设方式需要依据实际工程项目地现场情况或选择埋地或选择架空,优先级主要是选择架空方式,原因在于架空方式具有线缆明处、不容易受地下施工或气候条件等因素的影响这一优势。而埋地方式的优点则在于不影响交通情况和施工进度。埋地电缆需要选用铝装电缆,并做好接头绝缘保护的设计。

二、自动化工厂正式用电气系统设计规划及设备选型

自动化工厂正式用电器系统的设计规划和设备选型主要包含变压器、低压配电柜、仪表阀门、PLC选型、电缆选型。

首先要确定自动化工厂电气系统正式用电容量核算,其直接关系到用电容量的申请、变压器母线槽的选型,所以,关于容量的估算方法是将所有用电设备的功率进行集中去除备用设备的功率乘以同时用电系数就获得了复合值。

对于变压器的选型,主要是确定电容量后,根据自动化工程电气系统自身需求和防爆标准进行变压类型的选择,主要考虑油浸式变压器,其具有过载能力强。的优势,但其不足之处在于需要单独设置变压器室,所占空间较大。而干式电压器优点则是占用空间小,能够与低配贵共同设置,但缺点是成本较高,过载能力不足。

低压配电柜选择则建议选尽量选取C型母排,具有载流量大、占用空间小的优点,低压多路器需要选择四段保护,要具备瞬时保护、接地故障保护、短延时保护和长延时保护,要注意防止出现漏电误报的情况。电机控制柜则需要依据电机功率选择集中式、独立式。

仪表阀门的选型需要依据相关设计参数和相关标准以及运行环境进行充分的考量,常规的工艺参数主要包括温度、流量、压力、介质和粘稠度等等。仪表可以分为1、2、3级,要建立备用库存,并针对较为重要的部分优先使用精度高且品质较好的仪表。温度和压力传感器需要设计现场指针表,以便于能够随时进行观察和校正。温度传感器则需要结合自身需求,根据介质、温度,选择延长径的长度,尽量选择量程较大传感器。液位传感器则是在有杂质的介质中,应考虑选择延长段的型号,防止出现淤堵而影响精度。开关阀门和比例调节阀门选型主要考虑的是电源优先选用直流24V作为选择阀门的重要参数,除考虑温度、压力流量、介质之外,还要注意阀前、阀后压力和泄漏等级以及垫片、材质、阀芯、阀体材质。例如,阀芯和阀杆的材质需要优先考虑不锈钢材质。

PLC的选型,首先要能够明确数字量输入输出模拟量输出的点数,并进行后期可能提高的设备点数预估,预留出10%左右的点位用以备用。再选择cpu、电源和UPS等等。

电缆主要是需要依据电压等级和实际用途来进行不同电缆外皮颜色的选取,例如高压电缆需要用橘红色,220V、38V电缆则使用黑色,24V仪表电缆则使用蓝色,而没有防爆要求的仪表电缆则选择使用灰白色,仪表电缆需要使用金属屏蔽层,要优先考虑A级阻燃电缆,例如ZYGV系列,其截面积需要确保满足六立方毫米以下条件,建议选用软芯电缆。

结束语

自动化工程电气系统设计规划和设备选型中,要求电气系统设计人员具备较高的专业技术水平,同时还要能够做好相关项目地管理,尤其在自动化工厂当中,电气系统各项用电设施和相关设备的选择尤为重要,其直接决定了自动化工厂运行的安全性与稳定性以及可靠性,是确保能够实现自动化工厂生产效率、生产质量以及生产安全的重要保障。