化工工程成套設備電氣控制裝置設計的探討

何 暉，鄧子偉，鄭建東

（南寧化工股份有限公司，廣西 南寧 530031）

一般情況下，化工企業在購買成套設備（如透平機、壓縮機、冷凍機等）時，設備制造商提供的配套電氣控制裝置往往不能滿足現場的實際需求。這類電氣控制裝置在設計時如何處置，是一個值得注意的問題。在許多工程設計中，一些設計部門基本上是采用直接套用的方式，即將制造商的產品直接搬到自己的設計圖上，雖然設計工作簡單了，但結果是對整體的設計方案難以優化，往往出現與現場實際安裝、使用要求不相符，經常造成工程完工后設備不能正常開車或使用不方便，或使用壽命縮短等后果。

1 設備制造商提供的配套電氣控制裝置的局限性

許多化工成套設備的制造商的設計思路是根據自身設備的控制要求進行配套，并沒有考慮到具體的工程項目的整體要求，同時，為降低設備制造成本，在配套電氣控制裝置時會有所取舍，不一定能夠滿足客戶的需求。

1.1 安裝配置不能滿足安裝環境要求

設備制造商提供的電氣控制裝置往往是將電氣控制裝置（控制柜、開關柜等）就近安裝于成套設備旁（即安裝于設備現場）進行設計，而化工生產場所大多是易燃、易爆、強腐蝕的區域，在許多場合電氣裝置安裝于設備旁是不允許的，存在安全隱患。

1.2 控制原理不一定符合實際要求

如在一次透平機工程中，制造商提供的潤滑油泵電氣保護原理是根據油泵電機的電氣狀況來決定是否切換主、備電機，即只有當主油泵電機出現電氣故障后，備用油泵電機才能切換投入工作。由于透平機轉速高達20 000 r/m，主軸的潤滑非常重要，不能中斷供油，潤滑油泵必須要保證可靠的運行。如果根據該潤滑油泵的工作原理，不管油路出現何種狀況，即使潤滑油路中的壓力降低，透平機主軸潤滑缺油，只要油泵電機不出現電氣故障，備用油泵也不會切換投運，嚴重地影響透平機的安全運行。

1.3 配置落后，或與現場供電條件不相符

有些電氣控制裝置對電動機的控制和起動方式沒有考慮到用戶的具體電網情況，有些往往只是根據電動機的功率考慮起動方式，對于37～90 kW的電動機大多采用降壓起動方式，采用星-三角起動電路或高能耗的自耦降壓起動電路。而目前化工企業一般電網的容量都較大，電動機大多可以采用直接方式，沒有必要對37～75 kW的電動機采用降壓起動方式。大功率電動機如需采用降壓起動方式也大多采用軟起動器的起動方式。在一些防爆場所，成套設備配套的防爆電機的接線盒有些只有1個接線口，采用星-三角起動方式（需用2根電纜接入）要保證電機的防爆密封性。而自耦降壓起動器能耗大，故障率高，現基本上已被淘汰。有些電氣控制裝置的選型則不能滿足技術要求，配套的開關額定短路開斷能力達不到用戶電網的額定短路電流，應用在實際工程上就屬于不合格的產品。

1.4 不能滿足整體項目的控制要求

隨著采用自動化控制，生產裝置多采用分散型控制系統（DCS）對整個裝置進行集中監視、控制，電氣裝置的自動控制、連鎖要求、遠程控制等都需與DCS系統銜接配套，而制造商提供的電氣控制裝置一般不考慮與整個生產裝置的整體配套問題，直接采用成套設備配套的電氣控制裝置往往不能滿足生產裝置整體控制要求，難以滿足現場施工接線修改等的要求。

1.5 不能滿足集中安裝的要求

目前，化工企業大都將電氣裝置集中安裝于配電開關室，控制操作監視裝置安裝于控制操作室，制造商提供的電氣控制裝置往往與工程中其他的電氣裝置存在著屏、柜型號不同，外形尺寸不相符，屏柜屏面顏色差異等等問題。特別是制造商配套的6～35 kV中壓開關柜的型號、開關型式和參數與工程中其他的中壓開關參數不匹配時，可能會造成安裝于同一配電室內甚至是在同一段母線上的中壓開關柜存在2種以上不同形式的開關柜，容易形成操作安全事故隱患，這是電氣設計和電氣工程安裝中的大忌。不同型號的開關柜安裝在一起，不但不美觀，而且維護不方便，還容易造成電氣誤操作事故。

2 成套設備電氣控制裝置的設計思路和措施

針對透平機潤滑油泵的控制配置問題，南寧化工公司將透平機潤滑油泵的控制回路重新設計，改為根據油路中的油壓狀況來決定主、備電機的切換，并且增加了油泵雙電源回路的自動切換，從而保證了透平機的安全運行。

對于大功率電動機的起動方式選擇，該公司根據現場實際情況，采用先進的軟起動器裝置，改善了電機的起動性能，既節能又降低故障率，也可保證防爆電機的防爆密封性，提高了成套裝置的安全性。

在具體的設計工作中，在電氣控制裝置集中安裝的情況下，盡可能不采用成套設備配套的電氣控制裝置，而是與配電裝置統一設計配置，在設計中，盡量采用統一型號的開關柜，保證配電室內開關柜的統一和整潔，降低維修的工作難度和投資成本，以取得良好的效果。如在上述透平機工程中，就不采用制造商配套的中壓開關柜（固定式柜型，電磁式繼電保護裝置），自行設計采用先進的鎧裝移開式交流金屬封閉開關設備（手車式開關柜）及微機繼電保護裝置，取得了滿意的效果。

根據多年來的實際設計施工經驗，在工藝專業編制成套設備訂貨技術要求時，要及時與工藝設計人員及設備制造商的工程技術人員進行充分的交流，了解成套設備的實際操作需求，制定詳盡的配套電氣控制裝置的配置技術要求或者不采用制造商配套電氣控制裝置；在成套設備交流訂貨時，要求成套設備制造商提供相關的電氣控制原理圖，根據工程的實際，設計合適的電氣控制方案和電氣控制裝置，采用用戶自行配套的方法，這樣才能保證設計質量，才能夠符合現場使用的效果，保證設備的安全和操作安全。