論電氣自動化工程在工業生產中的應用

叢麗麗，劉志黨

(1.遼寧環宇環保科技股份有限公司，遼寧 營口 115100；2.沈陽電氣傳動研究所(有限公司)，遼寧 沈陽 110141)

1 引言

電氣自動化工程廣泛應用于水泥生產線設備，鋼鐵廠布袋除塵系統、高爐煤氣除塵系統、熱風爐系統、高爐系統、轉爐系統、出鐵場布袋除塵系統、礦槽除塵系統、篩分及皮帶上料系統等各工業生產中。

2 電氣自動化的設計、制作

電氣自動化安裝是工程最后一步，是整個工業生產運轉調試的核心，電氣自動化從提出技術要求到設計、制圖、審核、工廠制作、電氣施工、配電、調試、單體試運轉、聯合空載試運轉、帶負載投入運行、電氣工程驗收幾個主要步驟。首先要根據工藝專業提供的設計委托書，其中包括工藝名稱、數量、電壓等級、功率、控制要求、儀表種類、儀表數量、儀表參數、工藝控制過程，電氣自動化設計人員針對上述內容進行合理化匯總，再依據與用戶簽定的技術協議的要求、滿足工藝要求進行電氣自動化初步設計。電氣設計先計算配電部分用電負荷，根據用電負荷及各元件的用途和等級配電，對于電動機的配電分別考慮保護措施，控制通斷，過流保護，選配的接觸器的電流等級，熱繼電器的電流調整范圍要與電機的額定電流相匹配，控制回路的自鎖和互鎖，當電機大于18.5kW時，電機不宜直接啟動，否則對電網電壓沖擊大，宜選擇星角啟動、軟啟動、變頻啟動等啟動方式。然后匯總計算控制設備的開關量輸入，開關量輸出，模擬量輸入，模擬量輸出的實際點數用量，根據點數計算表選擇中央處理器、開關量輸入輸出模塊數量，模擬量輸入輸出模塊數量。初步設計確定后，然后可以根據工藝要求開始設計電氣原理圖，設計制圖原則是，回路簡單易懂、成本造價低、經濟實用、安全可靠。制圖完畢后經組審、室審后進行元器件匯總，下發采購清單，最后圖紙下發車間制作。

3 電氣自動化設計注意事項

控制設備的電動閥門開關即電機正轉開、反轉關的控制中，必須注意正反轉互鎖，若正反轉接觸器同時接通，電路發生短路，總閘關斷造成系統癱瘓，嚴重情況易造成人身安全或火災事故。電機功率越大，電流越大，危害越大。

電氣配線截面積根據下方斷路器的額定電流選擇，選擇額定電流與截面積電線相匹配配線，截面積大則產生經濟損失，截面積小電流大則易燒斷發生事故，并且配線考慮標準規范電氣間隙，爬電距離，柜內寬松安裝，預留備用回路，布線布局合理、整齊。

當遇到復雜電路設計時，需反復推敲電路的可行性，為降低成本，用最少的元件組成電路滿足控制要求，實現成本最優化設計。設計電路中，考慮電路按順序編號，編號統一，有規律，電氣元件通用性強，相對較小的工程的圖紙相對設計簡易，而設備眾多工程涉及到多面控制柜的圖紙設計，需要進行設計前的規劃，多面并排柜之間的規律走線，柜與柜或柜與箱之間街接有規律性，同一繼電器的相鄰觸點宜設計相同電壓，若設計不同電壓回路，易產生元器件燒損等情況，正反轉電路中，熱繼電器需選用安裝底座，易于配線，從安全上考慮設備的現場操作箱設計宜用直流24V電壓等級，即使出現漏電情況也在安全電壓范圍內，保證人身安全。

4 電氣自動化在布袋除塵器中的應用

根據環境評估的要求，工業生產中大顆粒粉塵需要經過過濾處理才可以排放到大氣中。目前各地因排放要求不同，排放數值也不同，分別有20mg/m3，30mg/m3，50mg/m3，所以各鋼鐵廠需要增設布袋除塵器，從而達到排放要求。布袋除塵器經過內裝布袋，將粉塵過濾后再排放，達到環境評估要求。布袋除塵器需配套滿足工藝要求的電氣自動化系統，才能滿足運行的要求，環境除塵器中控制系統有清灰控制和下部卸灰控制系統，控制系統有電機配電控制，PLC程序控制，儀表數值顯示。其中袋式除塵器的清灰，設定時、定壓差和手動三種清灰控制模式，可通過轉換開關進行選擇。選擇定時清灰模式時，當清灰周期達到給定時限時，控制柜給出清灰脈沖信號，除塵器開始清灰，清灰一周結束后再進入清灰等待程序；選擇定壓差清灰模式時，以除塵器過濾阻力(壓差)為清灰控制依據，當阻力上升至設定值時，啟動清灰程序清灰，當阻力下降至設定值以下且完成一個周期的清灰后，除塵器清灰結束，進入清灰等待程序。

電氣自動化系統主要面向生產過程，完成生產過程的順序控制、連續調節控制，通過自動化操作界面可以進行人機對話、修改過程參數并改變設備運行狀態，對其控制的生產過程進行監視和控制。主要完成布袋除塵器各管道氣體壓力、溫度、流量檢測，系統保護及連鎖、脈沖清灰、卸灰、各系統的故障保護及報警顯示等基礎自動化的手動自動控制。布袋除塵系統采用PLC控制系統，設有操作站與其互相可進行通訊聯系，上位機布置在控制室內，并能實現與主系統的數據交換，通訊方式通過以太網進行實時通訊聯系。主系統可通過通訊實時監視和控制布袋除塵器工藝數值。

5 電氣自動化在高爐系統中的應用

高爐工藝復雜，各輔助工藝眾多，高爐系統能夠正常運行，需要配套滿足工藝的控制系統，從監視和控制高爐正常運行。高爐系統包括上料小車能夠有序交替上料，爐頂壓力及放散連鎖控制，爐內壓力、爐內溫度監視與控制，均需要配備電氣自動化控制系統實現工藝功能，達到高爐系統正常運行。在高爐系統的重要部位都安裝有高清攝像頭，高爐主控室內可清晰看到現場設備運行狀態。除此之外，高爐系統的所有工藝畫面都制作在高爐的上位機中，通過上位機可全局觀察高爐系統每個運行狀態，如閥門開關狀態，電動閥門運行狀態，一氧化碳報警值，查看歷史溫度、液位、流量、壓力數值，且設有報警功能，超出限值聲光報警及每天查看高爐生產量等等。電氣自動化控制系統是保證整個工藝的正常運行核心。

6 電氣自動化在機械設備中的應用

電氣自動化不僅在大工業系統應用廣泛，在機械設備上應用也很廣泛。下面介紹工業生產設備卷板機，卷板機不僅包括主體的輥輪設備，升降輥輪用的液壓部分，同時還包括電氣自動化控制系統，某臺卷板厚度100mm，卷板長度3m的卷板機，除了硬件機械輥輪設備外，還需要穩定可靠精準的控制系統才可以正常卷厚板。卷板機工作過程:首先將上輥提升一定高度，再將厚板吊進輥輪并與基準線對齊，然后下降輥輪，打開電機開始卷板。

單臺機械設備能夠順利工作，必須配套電氣自動化控制柜，卷板機屬重載設備，電機啟動方式采用頻敏啟動。輕載設備和重載設備的啟動方式不同，普通輕載設備可以采用變頻啟動或是軟啟動，卷板機能夠順序完成一個卷板工作流程是通過配套的小型PLC來完成。卷板機屬生產設備，即根據生產需要而使用，當設備不使用時常處于斷電狀態，會帶來一些問題。控制系統中中央處理器內置電池，由于設備長時間閑置處于斷電狀態，電池電量耗盡，若是不帶存儲功能的中央處理器，內部程序易丟失，當再次使用設備時，機械設備無法正常工作。所以當設備長時間不使用時，而中央處理器沒有存儲功能的情況下，需要隔月對中央處理器充電，保證電池電量充足，以免程序丟失，機械設備無法工作。

在工業生產中，電氣自動化專業是保證工藝設備運行的核心，隨著社會發展的需求越來越高，越來越智能化，電氣自動化除占有領域廣泛外，更新換代越來越快。