熟料生产线电气及生产过程自动化方案

1熟料生产线电气及生产过程自动化设计方案1. 电气1. 1电源设计长清粉磨站内原有 35kV变电站一座,向厂区内的 6kV变压器和 6kV高压电机以及 104国道以西正在兴建的山水集团建材工业园供电.为降低投资,计划保留原有的变电站.同时为满足 4#线的用电需要及根据城市电力网规划设计原则和安全可靠,经济合理的原则,厂内新建总降压站一座。2供配电系统（方案一）：保留现有 35kV变电站和现有配电回路，另为新建生产线设户内式35kV总降压变电站一座，内设 35/6.3kV、20MVA 有载调压变压器一台。设 6kV配电站一座：生料配电站。生料磨配电站位于生料磨电力室一层：双回路进线，电源引自总降6kV母线上的两段不同母线。配电站 6kV侧按双母线进行设计。供电范围：为生料系统、废气系统、石灰石破碎、窑头、窑尾、高温风机、煤磨的高压电机及变压器供电。总降压变电站以 6kV电缆向生料配电站的用电变压器及高压电动机及上山线路供电。矿山山顶原有一台 1000kVA变压器，可供新增矿山设备及山上照明用。济南市供电局负责总降压站的设计。供配电系统（方案二）：2拆除现有 35kV变电站，新建一座总降压站，配置两台容量为12500kVA的变压器，为新建熟料生产线、扩建后的粉磨站、扩建后的工业园供电。设户内式 110kV总降压变电站一座，内设 110/6.3kV、12.5MVA 有载调压变压器两台。设 6kV配电站两座：生料配电站、水泥磨配电站生料配电站：位于生料磨电力室一层，双回路进线，电源引自新建总降压站 6kV的二段不同母线上。配电站 6kV侧按单母线分段进行设计，设母线联络开关。供电范围：主要为新建熟料生产线的高压电机和变压器供电。生料配电站段： 6285kW包括： 生料磨主电机 2800kW生料排风机 900kW 废气风机 315kW预均化变电所变压器 800kW生料磨变压器 1250kVA 生料配电站段： 6350kW包括： 石灰石破碎机 630kW高温风机 1250kW煤磨主电机 400kW煤磨风机 400kW窑尾变压器 1250kVA窑头 1#变压器 1250kVA3窑头 2#变压器 1000kVA水泥磨配电站：单回路进线，电源引自新建总降压站 6kV的一段母上。配电站 6kV侧按单母线进行设计。供电范围：主要为扩建的水泥磨系统高压电机和变压器供电。水泥磨配电站段： 4500kW包括： 3#水泥磨电机 2800kW3#水泥磨风机 400kW1#空压机 250kW2#空压机 250kW3#水泥磨变压器 800kVA设 6kV直供线路 8条：新建总降压站位置基本确定，为减少电缆用量和将来改造的工程量，降低投资，将 35kV变电站现在供电的线路全部移至新建 110kV变电站，作为 6kV直供线路：1#水泥磨电机 1250kW2#水泥磨电机 1250kW砂岩页岩破碎机 1250kW1#水泥磨变压器(待改造) 1600kVA2#水泥磨变压器 1600kVA工业园 1#、2#、3#变压器： 3500kVA工业园 4#变压器： 1000kVA 4矿山变压器： 1000kVA1. 3电压等级：总降受电电压：110kV高压配电电压：6.3kV.AC高压电动机电压：6kV.AC高压柜直流操作电源电压：220V.DC低压配电电压：0.4kV.AC低压电动机电压：0.38kV.AC直流电动机电压：440V、220V.DC照明电压：220V.AC检修照明电压：36/12AC1. 4新建生产线用电负荷及电耗生产线装机容量约为：13245kW高压电动机容量：6695kW低压电动机容量：6550kW生产线计算负荷约为：9200kW生产工艺线年耗电量约为：5200 万度吨熟料综合电耗约为：69kWh1. 5功率因数补偿：在总降变电站的 6.3kV母线集中设电容补偿装置。生料磨主电机的电容补偿，随机投入和切除，可使补偿保持平衡。各电力室设低压功率因数自动补偿装置。1. 6车间电力室及变电所51.6.1车间电力室及变电所位置：根据生产工艺流程总图布置及负荷分布情况，本工程设石灰石均化变电所、生料电力室、窑尾电力室、窑头电力室、煤粉制备电力室。电力室低压配电柜采用 GCK20型低压抽屉式开关柜向各低压电动机或用电设备配电。变电所采用 GGD2型低压配电柜。除此之外在各车间根据负荷情况设置若干控制室，如石灰石破碎控制室和生料配料控制室。1.6.2车间电力室及变电所变压器的选择6/0.4kV变压器均选用 S9系列低损耗变压器。变压器容量选择如下：生料粉磨电力室：1250kVA 变压器 一台；供电范围：生料配料库顶、生料配料及输送、生料粉磨及输送、生料均化库顶以及页岩、砂岩输送。窑尾电力室：1250kVA 变压器 一台；供电范围：生料均化库底、生料入窑、窑尾框架、废气处理系统、增湿塔及循环水系统、高温风机低压系统、窑中主机及冷却系统。窑头电力室：1600kVA 变压器 一台供电范围：窑头、篦冷机、熟料输送、熟料库顶库底煤粉电力室：1250kVA 变压器 一台供电范围：原煤堆场及输送、煤粉制备及输送石灰石均化库变电所：800kVA 一台供电范围：石灰石破碎低压系统、堆取料机1. 7电力拖动61.7.1电动机选型及起动方式：功率在 200kW及以上的电动机采用 6kV高压电动机，200kW 以下的电动机采用 380V低压电动机。电动机根据起动条件选择绕线电动机或鼠笼型电动机。绕线型电动机采用液体变阻器起动装置进行起动。75kW以上鼠笼电机、55kW 以上风机及提升机采用软启动器，其它鼠笼型电动机采用全压直接启动方式。1.7.2 电动机调速及调速电动机控制一般要求调速电动机采用交流电动机，少数调速电动机采用直流电动机，例如窑主传动电机等。直流电动机采用全数字式可控硅直流调速控制装置进行控制，交流调速电动机采用全数字式变频调速控制装置进行控制。1.7.3 控制方式及控制水平生产线主要工艺流程的设备均采用集散型计算机控制系统进行控制。根据生产工艺流程及生产特点，全厂设一个中央控制室，以实现石灰石原料输送至熟料库底的工艺生产流程线的计算机监控。其它不进计算机控制系统的辅助车间如：石灰石破碎车间等，在就地控制或随机控制箱上操作。由计算机控制的每台设备均设有集中控制和机旁控制两种控制方式。在设备机旁均设有按钮盒。由计算机控制的每台设备均设有集中控制和机旁控制两种控制方式。在设备机旁均设有按钮盒。并装有带统一钥匙的控制方式选择开关，设有集中、零位、机旁三种选择方式。集中控制时，计算机根据工艺流程及保护要求预先编制的程序，将7工艺流程线上的设备成组起动与停车。机旁控制时，人工在机旁开、停车、以利单机试车。零位方式时，集中遥控及机旁均不能开车，确保检修人员的安全。故障时，中控室及机旁均可紧急停车。1.7.4 电气照明照明电源引自电力室或变电所的照明配电屏，电源为三相四线、照明电压为 220V，检修移动照明电压为 36/12V。二班和三班生产车间均以单独回路供电，主生产车间设有照明电源切换箱。当正常照明电源故障时，能自动切换到备用的照明电源上。车间照明一般采用均匀和局部照明相结合的方式，以均匀照明为主，局部照明为辅。高大厂房采用高压汞灯或高压汞灯与高压钠灯的混光照明，以节约能源。控制室、值班室、办公室、化验室灯照明光源采用荧光灯。1.7.5 防雷保护及接地系统（1） 工厂的防雷保护均按国家防雷规范设置防雷保护。本工程生产线上高度大于 15m的建筑物、构筑物均设置防雷保护，电收尘器烟囱设有独立的避雷针及接地体。（2） 接地系统6kV系统为小电流接地系统；380/220V 低压配电系统采用 TNC系统，到电机回路的电缆采用四芯，第四芯作 PE线。全厂各处的接地装置通过镀锌扁钢连接形成一个全厂接地网。81.7.6 供配电线路所有动力电缆及控制电缆均采用铜芯电缆。6kV电力电缆采用铜芯交联聚氯乙烯电缆；低压电力电缆采用全塑电力电缆。厂区配电线路采用以电缆桥架为主的敷设方式。车间内电缆采用电缆沟及电缆桥架相结合的方式，尽可能采用电缆桥架方式。1.7.7 通讯系统水泥生产线工程的通讯系统：利用现有的程控电话通讯系统进行扩容，由厂里自行解决。1.7.8 电气设备选型 本着技术成熟、运行可靠、指标先进、经济合理的原则。又充分考虑到国内电气设备的制造水平及现状，主要电气设备采用国内成熟产品或国内引进技术生产或引进关键部件制造的产品，这些产品包括 ZN12系列高压真空断路器以及低压配电装置等。对一些国内目前还不能生产或使用经验不足的产品，如大功率的全数字式变频调速控制装置及大功率的全数字式可控硅直流调速控制装置等采用引进的产品。为了保证设备的完整性，当主机设备引进时，其配套的电气控制装置相应引进。2. 生产过程自动化2.1 控制系统2.1.1系统特点集散型计算机控制系统时由过程控制级，控制管理级和通讯网络部分组成的集中显示操作管理，控制相对分散的多级计算机网络系统，它具9有通用性强，系统组态灵活，控制功能完善，数据处理方便，运行可靠等特点。根据集散型计算机控制系统的特点以及它在国内外大中型水泥厂运行情况表明，采用该控制系统对于提高自动化水平和管理水平，提高产品质量，降低能耗，提高劳动生产率，保证安全生产，创造良好的经济效益和社会效益是强有力的保证。为此在水泥生产线工程中将采用技术先进及性能可靠的集散型计算机控制系统对生产进行集中管理、分散控制。2.1.2 系统配置根据工艺生产流程、生产车间总图布置，以及实际操作的需要，系统配置如下：a.过程控制级：生料粉磨控制站：设在生料粉磨电力室内，控制石灰石预均化堆场取料机及输送、生料调配站、生料粉磨、生料均化库顶的生产过程。烧成窑尾控制站：设在烧成窑尾电力室内，控制窑尾、生料入窑系统、废气处理、生料均化库底、窑中的生产过程。烧成窑头控制站：设在烧成窑头电力室内。控制窑头、篦冷机系统、熟料输送入库、熟料库底的生产过程。煤粉制备控制站：设在烧成窑头控制室内，控制煤预均化堆场及输送、煤粉制备及输送的生产过程。b.控制管理级中央控制室：完成从石灰石预均化堆场取料机至熟料库底的监控。c.网络系统10所有的控制站及设在控制室中的操作站，均作为计算机控制系统网络上的一个支点，通过网络上的网关可以与工厂的信息管理系统相联络，交换数据(见计算机控制系统配置图)。2.1.3 系统功能集散型计算机控制系统室由过程控制级，控制管理级以及网络系统所组成，其功能也是由这三部分的功能所组成。过程控制级是由上述的四个控制站及其远程 I/O站组成，并分别设置在其相应的电力室中。主要是完成数据采集、过程控制、设备监控和系统的测试和诊断以及实施安全性、冗余化方面的功能。控制管理级由中央控制室的多台操作站等组成，根据操作的需要在中央控制室设置 4个操作站和 1台工程师站，以完成对其所控制范围生产流程的监控。操作站间相互备份，完成数据、图形、状态的显示；历史数据的存档，故障声响报警，故障记录打印，故障状态显示，定时报表打印；实时动态调整回路参数，优化控制参数等过程控制功能。计算机网络系统将过程控制站及其远程 I/O相连接，将过程控制站与操作站，工程师站等相连接，以达到集散控制系统的分散控制站对过程对象的控制，集中监视和操作管理站对综合信息全面管理的目的。由于集散型计算机控制系统所完成的是工业控制，因此其通讯网络系统与一般的办公室局部网络有所不同，它具有快速实时响应能力、具有极高的可靠性、具有适应恶劣的工业现场环境及网络分层的结构特点。2.1.4 使用效果目前水泥厂所采用的集散型计算机系统大大提高了控制系统的可靠性，减少了经济损失。由于该控制系统采用了功能分散和冗余技术，从11而危险分散，缩小了故障面。自诊断技术的广泛应用又大大缩短了寻找故障原因的时间，提高了工厂的运转率。集散型计算机控制系统采用了分散式的数据采集系统，系统布置根据地理位置进行分散布置，从而节省了大量的电缆，达到了少投资多办事的目的。它改变了常规控制系统特有的设备品种复杂，多头供货，接口多样的局面，减少了工程设计和设备成套的困难，它的运行大大缩小了操作控制台盘的监视面和操作面，大大缩小了控制室的面积，极大地方便了运行人员对生产线的运行监视和管理工作。功能修改和扩展提供了方便，甚至在系统已经现场安装，投运以后修改组态和扩展都不是很费力的事，这给使用带来了极大的灵活性和方便性，工厂可根据自己的情况和实际需要，不断的扩充，不断的完善控制功能。从而使工艺生产过程处于最佳运行状态。2.2 自动化装置2.2.1 生料质量控制系统由取样制样设备、X 荧光分析仪、计算机及外部设备、应用软件等组成生料配料系统，自动控制生料率值。它与集散型计算机控制系统一起对生料质量进行在线控制。2.2.2 窑通体测温装置该装置包括红外线扫描装置、计算机及外部设备、应用软件等，对窑通体表面温度和轮带与窑通体间隙进行监视控制，并以三维图形的形式在 CRT上显示。该装置可用于监测火砖和窑皮使用情况，并可用于窑系统的优化操作。2.2.3 工业电视系统12在窑头和篦冷机前部设置专用的工业电视装置监视回转窑内的煅烧情况和冷却机的工况；在石灰石予均化堆场等物料传输的关键位置设工业电视装置，监视物料的输送情况。2.2.3 气体分析仪在窑尾设气体分析仪对气体成分进行监测，以判断过程燃料燃烧情况，从而可对燃料、风量和系统进行调整控制，保证烧成系统运转在最佳状态。在煤磨袋收尘进出口设置 CO分析仪，用以检测 CO含量，以保证袋收尘的安全运行。2.2.4 工艺工况的检测根据工艺生产过程的需要，在工艺线上设置不同的温度、压力、流量、料位、速度等检测装置并将信号送入计算机系统，以便对生产状况进行监视和控制。供 电 方 案新建 2500吨熟料生产线计划新建 35kV或 110kV总降压站，内设35/6.3kV或 110/6.3kV、16MVA 有载调压器 2台。一、设计依据：1 新建 2500吨熟料生产线总装机容量 13735kW，计算负荷约为9800kW；2 现长清粉磨站用电容量为 5700kW（水泥磨两