水泥廠篦冷機技改中供電系統的改造

王 雷（中國中材國際工程股份有限公司（南京），江蘇 南京 211100）

1 項目概述

中材系統某水泥廠是十年前建成的老廠，產能落后。隨著這兩年水泥市場的復蘇，落后的產能已跟不上市場的要求。為了提產降耗，工廠決定利用三個月政策性假期進行篦冷機系統改造，拆除原篦冷機，更換為6 500 t/d帶中置輥破第四代篦冷機。本改造項目為總承包項目，委托我公司裝備部實施。在電氣設計方面原則為節省投資，充分利用原有設施，降低改造成本，使項目盡快投產產生效益。

新四代篦冷機為12臺風機系統，冷卻風機裝機容量2327kW，加上輥式破碎機，輥破冷卻風機、液壓站等用電設備，總裝機容量約為2800kW，電機額定電壓均為380V。12臺篦冷機冷卻風機全部采用永磁同步電機，變頻調速。永磁同步電機是由永磁體勵磁產生同步旋轉磁場的同步電機，能效等級達到IE4等級，具有效率高，性能優越，節能明顯的特點。在節能意識越來越強烈的今天，永磁電機的理念已經被越來越多的人士所接受，水泥行業更廣泛地采用永磁電機與變頻調速配合使用也成為趨勢。

2 供電系統改造方案

對于改造項目，電氣專業最根本的問題就是供電系統改造問題。本項目總裝機2800kW，全部為低壓設備，拆除原有篦冷機后，首先需要核算原電氣室變壓器容量能否滿足工藝設備供電需求；其次本期12臺變頻柜在電氣成本上占較大比重，需要仔細對原有變頻器裝置進行篩選，盡可能地采用原有變頻設備，減少投資；最后就是要解決新增電氣設備的安裝布置問題。

2.1 變頻柜的確定

根據業主提供的資料顯示，原篦冷機風機共有15臺變頻柜，全部為ABB變頻器。其中ACS800系列2臺，ACS580系列3臺，其余9臺為ACS510系列。ACS800系列為ABB較新系列變頻器，投入使用時間短，運行一直穩定可靠。ACS580系列的3臺變頻器在原生產過程中也能滿足生產要求，故障率不高。ACS510系列的9臺變頻器大多為最初建廠時的配置，使用年限較長，其中7臺元器件老化嚴重，故障率較高。另外2臺為一室風機變頻器，生產中利用率相對較低，未發現明顯故障。通過對上述現狀分析，2臺ACS800和3臺ACS580可以繼續使用，一室風機的2臺ACS510變頻器供新的一室風機使用也基本可行。原一室風機75kW，90kW，新一室風機兩臺90 kW，一臺110 kW。確認只能使用900kW的一臺。綜合上述情況，經業主認可，最終確定12臺篦冷機風機變頻柜利用舊的6臺，新購置6臺。355kW風機及其余5臺風機的新購置變頻柜配ABB最先進ACS880系列變頻器。

2.2 供電電源的確定

查閱2007年建廠時的施工圖設計圖紙，窯頭電氣室共設3臺1600kVA變壓器，供電范圍為燒成窯頭及熟料輸送，熟料儲存，煤粉制備三個車間。在之后的幾次技改中，因為不斷增加用電設備，#2變壓器實際已更換至2000kVA。三臺變壓器均處于滿負荷運行中。廠里自行進行的幾次技改沒留下圖紙資料，原篦冷機拆除后各變壓器富余的容量需現場逐個回路排查。排查結果顯示各變壓器拆除設備容量分別為：#1變壓器：1257kW，#2變壓器：547kW，#3變壓器：1080kW。窯頭電氣室合計拆除用電設備容量2884kW。本次改造新增設備容量2800kW。窯頭電氣室原有配電變壓器能夠滿足本次改造要求，不需要更換。

低壓配電也充分利用原有配電回路，不增加新的低壓配電柜。小容量用電設備或電機基本能找到相匹配的回路，大容量用電設備如變頻柜的配電需同時兼顧每臺變壓器允許的負載能力及現有配電回路容量，個別容量較大沒有適合回路的更換原有斷路器、電流互感器等元器件，如355kW電機變頻柜等。還有些抽屜高度不滿足要求的可以在固定柜里想辦法增加回路。通過統籌規劃和設計，最終解決每一個用電設備的供電電源。

2.3 安裝位置的確定

變頻柜的安裝位置是設計最初就考慮到的問題，工廠經過幾次改造，原電氣室已經沒有空余位置整體安裝新增加的電氣設備。設計時我們對變頻柜及液壓控制柜，輥破控制柜等均采用二次電纜下進線的供電方式，可以靈活適應各種安裝位置組合不受限制。利用舊的6臺變頻柜原則上原地不動，拆除淘汰變頻柜。工廠原有變頻柜全部安裝在低壓配電室里，安裝位置零亂，有的夾在其他控制柜之間，電纜相互纏繞，稍不注意可能引起故障卻難以查找到原因。現場經過逐個排查，最終確定只能拆除其中的3臺用以更換新柜。車間大布袋收塵器下方的收塵控制室還有2 500 mm長空間勉強可以放下剩余3臺。收塵控制室空間狹小，散熱會差一些。篦冷機一室的三臺風機利用率相對較低，發熱量相對較小，放在收塵控制室較為合適，而且90 kW、110 kW的變頻柜寬800 mm，滿足空間要求。

2.4 DCS系統

由于四代篦冷機各用電設備在數量上與原有篦冷機基本持平，所以窯頭現場站原有DCS點數也能滿足要求，新設計中各控制箱、柜仍采用點對點的通訊方式，與原設計保持一致，原系統不需要更改。

3 結語

水泥廠技改工程是老舊企業利用新技術、新工藝、新設備提高企業競爭力的一種手段。作為配套服務專業，電氣自動化在滿足主體專業要求的前提下，采用性能優越的新產品和節約投資降低成本必須雙管齊下。同樣狀況的篦冷機改造項目，如果完全撇開原有供配電系統，新建電氣室，重新采購變壓器、開關柜、變頻柜等等。二者相比電氣投資的差別是顯而易見的。充分合理的利用原有設備，既達到技改目的又節約投資是技改工程電氣自動化設計必須認真考慮的課題。