淺談水泥工廠電氣設計中幾個事關安全的問題

王 蕾，池圣漢（中國中材國際工程股份有限公司南京，江蘇 南京 ）

0 前言

安全是企業生產的頭等大事。現在國家對水泥廠安全生產的管理和監督越來越重視，工程建設初步設計階段就必須編制獨立的《安全專篇》。2018年發布并實施了《新型干法水泥生產安全規程》，規定了一系列強制性的安全技術要求。例如，油浸式變壓器必須設置100%變壓器油量的儲油池；總降、高低壓配電室等重要部位須設置應急照明和疏散指示照明；成排布置的配電屏長度超過6m時，屏后通道應設置兩個出口；皮帶機等輸送設備的拉繩開關和斗提急停按鈕等在停車后不得自動恢復，必須手動恢復等。我公司近階段總承包的部分大型水泥工程項目均已按一級安標的要求進行設計，

本文就電氣設計中經常遇到的幾個事關安全的問題進行分析和探討。

1 常閉邏輯

我們在設計中經常要將設備的故障信號引入DCS系統用以報警或者停車連鎖。有些設計人員會將表示故障信號的中間繼電器常開觸點接入系統中，這種做法其實是有安全隱患的。如下圖中故障信號1，當信號斷線或者控制電源丟失時，控制系統將一直無法獲得故障信號。因此應該將繼電器常閉觸點作為故障信號引入系統,如下圖中故障信號2,這樣當發生斷線或控制電源丟失的情況時，系統可以第一時間獲得信息并作出處理。

圖1 設備的故障信號引入DCS系統

2 等電位聯結

目前我們水泥廠的低壓配電系統通常采用TN-S系統。低壓配電變壓器的低壓側中性點直接接地后，N線和PE線就此分離不再有連接；同時將用電設備的金屬外殼等與PE線直接連通。但是這樣的做法并不能很好的保護人身安全，TN-S系統必須與等電位聯結配合才能確保人身安全。比如水泥廠的大門傳達室，傳達室配電箱電源引自廠區電氣室，電動伸縮門與PE線連通，如下圖所示。如果遠處a點設備發生接地故障，同時防護電器未及時切斷故障回路，故障電壓就會沿著PE線傳導至電動門上，此時如果人體觸碰到伸縮門就有可能發生觸電事故。為此應該在電動門處做接地網并于傳達室處設等電位端子箱(LEB)，形成可靠的等電位聯結；沒有電位差，也就不可能發生觸電事故了。目前國內水泥工廠的電氣設計與施工對等電位聯結的重視程度普遍不足，做完重復接地及在橋架或電纜溝內放置扁鋼后就認為萬事大吉；有相當多的工程并未認真按照標準圖集《15D502等電位聯結安裝》執行。這一點應該引起大家的充分重視。

圖2 設備的故障信號引入DCS系統

3 斷路器欠壓脫扣器的使用

目前水泥廠的中壓開關柜大多采用直流操作電源，由直流電源柜提供控制及合分閘回路電源。通常直流電源柜的提供的電源是可靠的，但不排除中壓開關柜直流電源掉電及跳閘回路斷線的可能。當以上兩種情況發生時，通過中壓開關柜的二次回路是無法實現斷路器的分閘的，會導致緊急停車的失敗。為解決此問題可為中壓斷路器配套欠壓脫扣器，將欠壓脫扣器接于直流電源回路并與緊急停車按鈕串聯。當直流電源掉電、欠壓脫扣器回路斷線、緊急停車按鈕按下時，欠壓脫扣器分斷中壓斷路器實現了緊急停車功能。同理欠壓脫扣器也可適用于低壓系統，為低壓主進線柜配套欠壓脫扣器即可實現緊急停車功能。

4 分析儀對可燃氣體成分的檢測及DCS安全連鎖

國內項目水泥窯的燃料通常為煤，但國外項目中通常還會有用油以及天然氣作為燃料的情況。為此窯尾可燃氣體檢測應該包含一氧化碳以及甲烷（油、氣做燃料時），檢測信號應接入系統做報警及故障連鎖；同時DCS程序里的安全連鎖不得輕易解鎖。某國外水泥廠在切換燃料的過程中未按規程操作由此引起事故。這一點要引起大家的重視。

5 緊急停車系統

為了預防在安裝調試及生產過程中發生事故，有必要設計和安裝緊急停車裝置。緊急停車裝置分單體、車間、中壓緊急停車三類。這三類緊急停車的停車范圍逐級遞增。

單體緊急停車就是為每個電機設置急停裝置，可以通過低壓電機現場VCS、紅色蘑菇式按鈕、拉繩開關等實現。以上幾種方式中VCS直接作用于一次回路，實現能量隔離。拉繩開關及低壓紅色蘑菇式按鈕通過分斷接觸器控制回路實現緊急停車。中壓電機的緊急停車通過中壓開關柜的分閘脫扣器或欠壓脫扣器來實現。

車間緊急停車系指通過安裝于車間區域的紅色蘑菇式停車按鈕關停該車間區域內的所有電機（包括了中壓、低壓及變頻電機）。通常采用在各電氣室及變配電站內設置輔助電壓控制盤來實現車間緊急停車。輔助電壓控制盤內設安全繼電器，安全繼電器與車間區域的紅色蘑菇式停車按鈕串聯。停車按鈕按下時，安全繼電器發出信號切斷相關的MCC進線斷路器、中壓電機開關柜等以實現整個車間區域的緊急停車。

中壓緊急停車系指通過紅色蘑菇式按鈕切斷中壓配電站進線電源。中壓緊急停車按鈕通常安裝于中壓進線柜、變配電站及中控室等處。通常可在中壓進線柜上安裝安全繼電器，安全繼電器與各蘑菇式按鈕串聯，安全繼電器觸點接入斷路器跳閘回路以實現緊急停車。也可采用蘑菇式按鈕與中壓斷路器的欠壓脫扣器串聯的方式實現緊急停車。

緊急停車系統對于緊急狀況下事故的預防和減輕有重要作用，具體實現方式需要作進一步探討。

6 結語

安全第一，預防為主。水泥廠生產過程中的不安全因素我們從設計階段就應該加以預防。以上所談的幾個措施都是在現實發生過的事故基礎上的經驗的總結與思考，值得我們在今后的設計過程中加以注意而避免類似事故的再次發生。