1-1 设计内容与设计阶段

1-1,一、设计内容与设计阶段,主讲人:罗勇存,1-2,目录,1.设计范围,2.设计阶段,3.施工设计各种图纸的用途及相互关系,4.初步设计示例,结束,1-3,1.设计范围,钢铁企业各厂、车间的电气设计高炉、转炉与电炉、连铸、轧钢与其他辅助设施（水泵炉、锅炉房、空压机、机修等等）。具体内容包括：低压配电与MCC、电路图及控制系统（包括PLC）、端子接线表、电气室的布置、电缆桥架的敷设、电缆表、防雷接地、照明等等。,返回,1-4,2设计阶段,设计阶段,1-5,2.1可行性研究,电气传动可行性研究一般包括下列内容:概述(1)车间或主要工艺设备的组成。(2)改、扩建工程现现状主要从电气角度加以叙述。,1-6,2.1可行性研究,(3)电源条件(叙述电压等级)a.全厂或车间的供电电压。b.主传动电动机的电压。c.辅传动电动机电压。d.控制电压(包括接触器、继电器、PLC的输入输出模块、电磁阀等）。,1-7,2.1可行性研究,(4)装机容量总容量其中：低压交流用电设备容量(可按调速、不调速分列)；直流用电设备容量；交流高压用电设备容量；电炉设备容量等。,1-8,2.1可行性研究,计算负荷及变电所设置(1)计算负荷需列出有功、无功、视在功率及补偿前后的功率因数。(2)如果采用低压无功补偿方案，则应说明补偿容量及补偿后的功率因素(应尽量推荐低压补偿方案)。(3)车间变电所的数量及大概的位置。(4)变压器容量、电压及其数量。(5)每个车间变电所供电范围或供电对象。(6)工艺有要求时,应交待保安电源的解决方法。,1-9,2.1可行性研究,电气传动自动控制(1)需要调速的工艺设备或机组所采用的调速方式。(2)自动控制系统的设置原则及装配水平的简要描述。(3)电控装置基本选型。电气室设置的数量、位置外形尺寸及层数。,返回,1-10,2.2初步设计,概述(1)主要车间或主要工艺设备组成。(2)改、扩建工程现状主要从电气角度加以叙述。(3)电源条件。(4)装机容量。总容量：其中：低压交流调速用电设备容量；直流调速用电设备容量；低压交流恒速用电设备容量；高压用电设备容量；电炉设备容量等。,1-11,2.2初步设计,对于主传动电机，用表格形式列出电机的有关技术数据，内容包括机械设备名称，主电机的容量、电压、转速及电源种类。对于电炉，列出电炉变压器容量，一次、二次电压。(5)负荷类别当有条件时，应说明本工程的那些设备是一类负荷，无条件则可笼统说明本工程是属于哪一类负荷。,1-12,2.2初步设计,计算负荷及供电系统(1)计算负荷计算负荷须包括有功、无功、视在功率及补偿前后的功率因数等数据。当一项工程有多个车间变电所，应按变电所分别进行计算。如果采用低压侧进行无功补偿的方案，则应列出补偿无功的容量及补偿后的功率因素(尽量推荐低压补偿方案)。,1-13,2.2初步设计,(2)低压供配电系统a.低压供配电方案叙述在设计方案中采用的是母干线式还是放射式或混合供电方案及吊车供电的解决途径。b.低压供电系统及高压电源，根据工艺要求设有几个什么样的供电系统或车间变电所。高压电源从何处取得，高压电源的回路数，每台变压器是否互为备用，母线联络开关是自动投入还是手动投入。c.保安电源叙述保安电源容量及负荷名称，在紧急情况下，如何操作。,1-14,2.2初步设计,d.低压供配电系统见附图1低压配电系统的附图内容如下：如果低压供电系统是由两级组成,为了说明各级配电系统的关系,可绘制低压供电系统图,但都只画到有关配电装置或MCC的母线为止。配电装置或MCC的型号、规格不具体标出,1-15,2.2初步设计,对直流传动，如果采用高压(6或10kV)直接供电的变压器变压器电动机组的方案，为了说明每个回路的关系，可绘制其供电系统图，参见附图2。对于直流调速传动的供电系统，当采用专用变压器且又是交流公共母线的供电方案，为了说明变压器、变流器电动机的关系，可绘制供电系统图，这类图纸应将变压器，交流公共母线，晶闸管变流器绘出，但配电装置的具体型号、规格不具体标出，示例附图2。,附图1低压供电系统图,返回,附图2直流传动供电系统图,返回,1-16,2.2初步设计,当变频调速传动采用直流公共母线的供电系统，可绘制公共直流母线的供电系统，这类附图应将公共的整流器、直流公共母线和每个回路的逆变器、电动机绘出。其示例见附图3。初步设计不要求附低压配电系统图或MCC的系统单线图。,附图3交流变频调速低压供电系统图,返回,1-17,2.2初步设计,(3)变压器选择a.按供电系统或车间变电所分别说明动力变压器(包括吊车用变压器)的型号、容量、电压及接线方式、台数、每台变压器正常运行时的负荷率。b.对于直流或交流变频调速传动，按供电系统说明整流变压器或变频电源变压器的容量、电压、台数。,1-18,2.2初步设计,电气传动自动控制(1)传动电动机的选择可根据电气传动特性，对于需要调速的电动机(包括直流或交流)，在与工艺、冶金设备专业协商后或具备选择电机条件时，对电动机型号、电压、交流调速电动机的频率范围作出确定。对电机功率、转速进行校核。,1-19,2.2初步设计,(2)自动控制装备水平简要描述交流或直流调速的优缺点及推荐意见，自动控制系统的推荐意见。a.调速方式及其装置的选择对于直流调速传动，主要叙述是否可逆及可逆方式，是否需要弱磁，交流装置的选择只说明采用何种系列，不规定具体型号规格。对于交流变频调速传动，主要叙述采用何种变频方式，变频装置的选择只说明采用何种系列，不规定具体型号规格。,1-20,2.2初步设计,b.自动控制系统自动控制系统结构及功能简述，对于功能，只将控制项目名称分条列出，不加说明。对于硬件配置应说明型号。如有两种以上控制方案，应叙述各自的优缺点，并进行技术经济比较。c.附图(示范图)须绘PLC控制系统的配置图。对于主轧机及主要辅助加工机组，建议绘制生产线的调速系统总框图(示范图)。见附图4。,附图4控制系统框图,返回,1-21,2.2初步设计,供配电装置，控制柜或MCC的柜型选择只叙述采用何种系列的装置，不选具体型号规格。,1-22,2.2初步设计,车间变电所、电气室、操作室的设置(1)说明上述建筑物在厂房内的位置，对于车间变电所，应注意设在负荷中心，电气室应注意设在被控制对象或机组的附近，对于操作室，应与工艺协商，并注意操作室的视野范围。上述建筑物还应考虑电气设备的运输问题。说明上述建筑物的外形尺寸,层数及各层用途。多层建筑物应考虑吊装问题。一般不绘制上述建筑物的平面布置及断面图。但是，对于主要的电气室，在条件成熟的情况下，可绘制平面布置及断面图。对于需要采用吊车的电气室，须确定吊车的起重量及跨度和轨面标高。,1-23,2.2初步设计,电机的通风对于大中小型需要外加强迫通风的电机，建议说明通风方式。,1-24,2.2初步设计,电缆选择及其敷设(1)根据敷设环境条件，用途只说明选用什么电缆，不选择具体规格。说明室内电缆敷设方式，室外电缆敷设方式。外部线路如有架空线，建议说明从何处到何处采用架空线。对于室内外的电缆隧道，电缆沟，厂区外部架空线，在进行初步设计时，应注意其走向是否行得通。还应叙述电缆防火措施。,1-25,2.2初步设计,防雷及接地(1)划定建筑物防雷类别，说明年可能雷击次数是否超过规定。确定防雷措施的方式。接地a.说明本工程供电系统是采用中性点接地还是不接地。b.说明本工程有多少种接地及各种接地的接地电阻值。c.如果采用共用接地系统方案，须说明那几种为共用接地系统及其阻值。,1-26,2.2初步设计,电气照明(1)按生产区域或按建筑物的用途说明照度指标。照明供电a.照明供电方式说明照明电源是与动力电源共用或者设置专用照明变压器。b.如果采用专用照明变压器方案，说明高压电源取自何处。c.照明配电系统主要叙述照明配电系统是否设总配电柜和分配电箱。d.照明光源及灯具选择。,返回,1-27,2.3施工设计,施工设计是根据初步设计确定的方案和各专业的委托设计任务书进行施工设计的，施工图是设备订货和设备安装的依据。,返回,3.施工设计的各种图纸的用途及相互关系,图纸目录说明书设备材料表LC或MCC单线图LC正面组合图电机控制电路图MCC正面组合图端子表电缆表动力配电箱单线图照明配电箱单线图照明平面图电缆桥架及管线布置防雷接地图,返回,图纸目录,返回,说明书,返回,设备材料表,返回,LC或MCC单线图,返回,LC正面组合图,返回,电机控制电路图,返回,MCC正面组合图,返回,端子表,返回,电缆表,返回,动力配电箱单线图,返回,照明配电箱单线图,返回,照明平面图,返回,电缆桥架及管线布置,返回,防雷接地图,返回,1-29,初步设计示例（不作为标准）,5.电气传动与控制5.1.概述本工程为天津里碑冷轧板材有限公司废水处理改造工程，将原废水处理站及脱盐水站易地新建。5.2.低压供配电系统5.2.1.设计原则废水处理站及脱盐水站按两路电源进行供配电。两路低压侧一般设联络开关，正常时，各路低压侧分列运行，当一路低压侧故障时，可手动切换至相联的低压侧。两路电源根据现场情况就近解决。,1-30,初步设计示例,5.2.2.电源电压电压：低压（三相交流）380V(10%)频率50Hz0.5Hz控制电源、仪表电源（单相交流）220VACPLC电源220VAC电磁阀电源24VDC、220VAC基础自动化，仪表，计算机等控制操作电源采用不间断电源UPS供电。应急照明:通过带有蓄电池的应急照明灯持续供电时间为30min。,1-31,初步设计示例,5.2.3低压供配电装置(1)低压配电柜低压配电柜防护等级不低于IP20，短路分断能力不低于50kA，电气元件采用引进或国内优质产品。拟采用固定分隔式柜型。(2)电动机控制中心非调速低压交流电动机由电动机控制中心（MCC）。MCC柜内元件采用进口或合资企业产品。非调速的交流电动机90kW以上采用软启动器供电。软启动器柜拟采用固定式柜型。软启动器由国内供货。为了节省电缆、减少施工、维护工作量，考虑在MCC柜旁设置远程I/O站，这样远程I/O站与控制器（PLC）之间的信号交换通过一根通信电缆就可以完成。,1-32,初步设计示例,(3)不间断电源（UPS）不间断电源装置（带电池），用于为PLC及计算机提供电源。主要技术参数如下：输入电压为3相380V10，50Hz；输出电压为单相220V，50Hz；频率波动：0.5Hz（输入）；电压波动：1（暂态输出）；4在100对称负荷下；缓冲时间：30分钟；5.2.4装机容量总装机容量约为：300kW选2台400KVA变压器供电。,1-33,初步设计示例,5.3自动控制系统5.3.1基础自动化系统(1)设计原则自动化系统设计本着先进、实用、经济、可靠的原则,采用技术先进、成熟、被实践证明是可靠的系统和设备。(2)自动化系统L1级基础自动化系统由电气传动自动化和仪表自动化系统组成：主要功能是完成各工艺装置的顺序控制及操作；工艺参数的连续量控制；工艺参数及设备状态的显示和报警；工艺流程画面的监控；工艺参数的实时和历史趋势曲线监控等等。仪表自动化较详细的功能请参见“过程检测和控制”章节。,1-34,初步设计示例,(3)配置特点根据废水处理站及脱盐水站的生产工艺特点，该生产线配置性能价格比良好的基础自动化控制系统。本工艺控制的区域，选用普通的控制站应用于生产线上的普通区域，承担常规控制任务。为了便于调试和维护在每个电气室设置了工程师站(配便携式计算机)。,1-35,初步设计示例,基础自动化控制系统由PLC和工业计算机等组成，PLC与PLC和工业计算机(HMI)之间采用工业以太网连接。为减少电缆及施工费用尽可能多设置远程I/O站，PLC与MCC及远程I/O之间采用工业现场总线PROFIBUS-DP网相连、鉴于现场设备、操作台、箱较分散的特点，现场设备、I/O点、操作台、箱采用工业现场总线PROFIBUS-DP网将采用工业现场总线模块组成分散型远程I/O站，使系统更简洁和便于维修。水处理采用独立的PLC和HMI。,1-36,初步设计示例,（4）基础自动化系统主要控制功能区域内设备集中监控区域内介质控制泵阀联锁顺序控制等操作设定画面(5)生产线操作模式根据废水处理站及脱盐水站的生产工艺特点，将生产线的各个局部区域，按照不同的操作模式进行设计。操作模式的定义和设置情况如下。,1-37,初步设计示例,半自动操作人员通过操作台上的操作开关或通过HMI上的操作画面进行操作，直接控制设备的运行或停止。在生产线的局部区域，当自动操作模式难于实现或出于安全考虑，可设置为该种操作模式，有些区域当采用半自动操作模式时还可以提高作业率。操作人员通过在HMI上输入数据。手动在机旁设置有设备检修的操作箱。,1-38,初步设计示例,(6)人机接口装置基础自动化系统设置有HMI操作站、其主要功能如下：反映生产线流程画面反映物流信息、设备状态信息、报警信息过程数据显示、设定值显示与修正值显示数据输入、数据存储和调用过程数据及趋势图显示选择类操作，包括操作模式选择、模型选择操作等控制类操作，直接控制设备的运行和停止维护性操作，用于系统的监控作业事件信息、各类故障及报警信息的显示、记录与打印HMI操作员站和HMI工作站配置较大屏幕的显示器，以利于生产操作。,1-39,初步设计示例,5.5.电气室和操作室电气室及操作室,均采用铝合金门窗，吊顶，墙壁喷涂材料，室内设有空调设施。5.5.1电气室操作室的设置有废水处理站电气室、脱盐水站电气室、废水处理站操作室、脱盐水站操作室。电气室内主要设备有：动力控制中心、MCC控制中心、PLC柜。操作室内主要电气设备有：CRT操作站、操作台、打印机等。,1-40,初步设计示例,5.6照明