水泥行业电气设备与运行维护

随着科学技术以及现代化的进步，水泥行业也在不断的向前发展，从上个世纪的百吨线发展到今天的万吨线，产能也从曾经的供给不足到产能过剩，生产方式也从以前的湿法向今天的干法式转变。电气控制方面也从曾经的分散式单一控制向现在的集散控制，自动化控制发展。从曾经的单一向现在的分散操作和集中管理改变。随着科学技术的不断发展，未来这一领域蒋会进一步转变，不断向智能化，数字化方向前进。作为一名行业电气专业人员，在水泥电气专业从事运行维护十年之久，今天就水泥行业电气设备及运行维护做一些简要讨分析，不足之处还望各位专家学者批评指正。

一．供配电方面

国内大部分企业几乎都采用电网公司供电，公司配备外线路总降配变电进行生产生活供电。以生产线大小以及供电远近划分为35KV，KV，KV供电，厂内总降变电至10KV分配厂区供电。以我公司为例，受地域趋势影响，我司为为数不多的厂区内配自备电站进行生产生活供电，分别配备2*20MW火力发电+1*9MV预热发电直供用电。公司一条t/d新型干法水泥熟料生产线包含石灰石矿山、皮带机运输设备，原料粉磨，熟料煅烧，煤粉制备，水泥粉磨，袋散装运输生产流程。经统计，整条生产线总装机kW，计算负荷约00kW，按照功率因素0.92计算，容量则为kVA，水泥厂设置火力加预热发电站，使用双电源进线引进2台kVA变压器。此外，一条t/d水泥熟料生产线共有电机台，双向运行电机为15台，阀门数量80个，电动控制阀门70台左右，其他用电设备台组。从总降压变电站连接的电能需要经过不同开关站点与马达控制中心构成的供配电系统才能输送至各用电设备。首先，在额定电压允许的条件下提升高压电电压等级，减少线损率。通常在35kV及以上供电电网中每提升电压1%就可以降低损耗1.2%，t/d干法水泥生产线选择kV引入总降压变电站不仅提升输送容量，还可以减少线损耗。配电网中，供电电压等级越高表示线损越小，线损与电压呈反比。无功补偿装置应用有SVC型无功补偿装置，可以结合现实要求自主投入等量电容，达到三相对称或不对称补偿效果。

1.1供配电设备节能优化

第一，供配电节能设备选择时做好导线截面分析，采用节能型金具。以往水泥厂配电体系中金具数量中所，非节能型金具费用达到10--20万元。供电配网建设中，金具选择不当就会增加经济投入。所以，做好金具设备选择尤为关键，关系着企业经济效益最大化实现与节能体现，选择适合的导线截面有助于创造安全的运行条件，确保供配电安全稳定。

　　第二，做好供配电系统优化设计，通过节能型无功补偿设备达到无功分散和就地补偿，有助于应用效果提高，减少供配电消耗。同时，无功补偿还能够提升电网运行条件，解决供配电运行问题。

　　第三，科学选择变压器容量，使用节能型变压器确保设备稳定，选择节能变压器降低设备传递功率，避免设备空载消耗与负载耗损，选择低耗变压器可以节约10%电能，负载降低并确保供配电系统安全稳定。

第四，基于设备额定电压范围内引入高压电压等级，从而满足供配电电压硬性指标需求。选择高供电电压等级，减少线路受损问题发生，目前多数水泥厂选择10kV电压，节约了运行成本。

供配电的维护大体分为三个方面：

第一：外线路，外线路的良好运行时公司电力可靠运行的保证，结合运行环境以及当地供电部门要求，制定外线路巡视计划，标准以及维护要求，定期组织开展外线路巡视，维护以及检查。

第二：厂用变压器，高压柜，以及厂区供电线路的检查维护，各个公司都有自己的设备检查维护，测试计划，根据计划编制点巡检以及检维修计划，根据计划定期组织开展设备点巡检以及检查维护作业，并根据设备运行情况编制相应台账。根据电气设备检查测试要求定期开展自检自查，外围单位包检包查，确保电气设备在合格范围内稳定运行。

第三：用电设备的检维修以及稳定运行也是供配电稳定运行的有效保证。设备运行期间大型设备的启停，故障也是厂用供配电故障的主要因素，设备的不稳定状态导致总降以及厂用电站机组跳停以及解列的主要因素。制定厂用大型设备以及供电的检查维护计划，有效的开展设备周期性点巡检以及检查维护，室合理规避供配电稳定运行的主要因素。

二．高低压电机的运用控制与维护

水泥厂使用的电动机类型少，常见的有Y系列、Y2系列，两种电动机平均功率小于0.8，功耗较高。水泥行业应用电气节能措施时建议采用节能型电动机，减少电动机运行功率，提高电动机运行效果从而达到工艺化生产需求，节能型电动机逐渐成为水泥生产主要电动机产品。我公司篦冷机电机全部采用国内安徽皖南电机，通过软启动，变频气动，风机阀门控制等进行节能降耗。经计算：水泥厂装机了kW电动机经过变频，设备选型等节能优化后每年可有效降低厂内生产用电。电气自动化系统中涵盖了很多大功率设备，如：高压主机设备，大型风机，皮带斗提点击等，要求持续不断的运行。

水泥厂内90%以上的设备都为高低压控制，大体分为点动，自锁，正反转，软启动，变频控制几种。日常工作中只需学会这几种电气控制即可弄明白水泥行业的电气控制。从电气控制的方式划分日常运行维护大致分为两部分。

第一：高压电机，以我公司的高压电机使用来说，分为上电10KV电压-KW三相异步电动机，以及回转窑主电机直流电机选用西门子变频器控制。高压电机的运行维护大致相同，日常的转子滑环碳刷的检查更换，具体根据高压电机碳刷更换要求进行检查更换，日常运行观察碳刷运行情况，有无松动以及打火迹象。电机的轴承润滑，根据轴承润滑选型，是设立油站或是选择油脂。油站的话主要根据油温油质以及冷却水的供应来判别轴承温度是否正常。油脂则根据电机厂家要求进行补加，以及油脂颜色，质量，型号。声音振动是否正常等来判别日常电机运行的稳定与否。日常的定转子绝缘检查，可根据电机绝缘等级以及要求进行日常临停的测量记录以及对比。高压柜的检查也是电机稳定运行的保证，高压电机水电阻的阻值，温度，液位，线路情况室运行的保证。高压柜元器件的检查，线路的紧固，综保以及整定值的设定，压板与保护的投退都是日常运行维护中应检必检的作业项目。

第二：低压电机的控制与维护，低压电机水泥行业几乎全部使用三相异步电动机，根据电机的运行环境，工艺要求检查电机的运行工况，供电质量，电流，振动，声音，温度等进行电机运行质量的把控。根据电机轴承润滑油使用周期进行电机轴承的检查，并根据轴承润滑情况，轴承游隙，端盖是否跑圆，转子是否扫堂等情况进行相应的检查处理，定期开展电机线路定子绕组等绝缘检查，根据要求进行判别处理。控制方面根据电机线路，控制柜，软启动，变频柜等进行相应的元器件检查，测量，更换，维护。

三.计量设备的运用与解析

计量设备就是我们常说的秤，在水泥的生产环节起着举足轻重的作用。不同的物料，不同的工艺要求,对计量设备的选用和要求都是不尽相同的。这里主要是从各个设备的工作原理出发,结合平时的工作经验，把本厂所用到的各种计量设备进行系统的梳理。水泥厂主要的计量设备有皮带秤，料位计，转子秤，喂料秤，水泥袋装，散装，水泥销售物资进出厂地磅以及工艺需求的部分水汽流量计量?合理的检查维护时保证设备运行稳定以及产品质量可靠的有效保证，计量设备的日常维护主要分为生产计量和销售计量两部分。

第一：生产计量设备主要为生产线产品制作过程中运用于控制物料，水汽等流量计量的设备。目前我司主要物料计量设备为料位计，用于检测物料流动至仓内的一个进出物料控制，主要选型为脉冲雷达或超声波料位计，日常除内部元器件损坏外几乎无任何故障。皮带秤室厂内用的最多的计量秤，从生料制备原材料计量入磨，煤粉制备计量入磨，水泥粉磨原材料计量入磨都选用的是皮带秤。皮带秤目前国内主流品牌有重庆大唐，赛摩，西门子等一系列产品。目前我司主要采用的是西门子公司产品，量程20-T/h，日常维护主要进行设备卫生清理，元器件检查更换，运行环境改善，零点量程定期检查标定。确保生产运行过程中计量的准确性，从而保证产品质量的稳定性。

喂煤秤和喂料秤室窑系统最主要的生产计量设备，这几台秤的选择也相应较多，如申克，菲斯特等国外先进品牌。我司分解炉和窑头秤选择的是菲斯特公司的，这个产品运行相当的稳定，生产过程中很少会出现严重的故障性问题，在计量准确性也相当的稳定。和申克的喂料秤一样，这些具备相当久历史公司的产品在质量上相当值得肯定。日常的电气方面检查维护工作相当简单，无非是日常的接线紧固性检查，设备元器件检查，运行环境的保障，平时临停的零点量程检查标定，其步骤也相当的简单可操作，只需具备电脑及通讯技能即可根据厂家指导流程对设备进行零点量程的标定校验。

第二：地磅的选择就五花八门，各式各样的都有，有模拟式和数字式两种。生产厂家也相对较多，如河北沧州，重庆大唐，梅特勒托利多等。水泥进出厂及物资进出厂地磅的检查维护，国内生产销售企业的地磅校验是按照计量计检中心的要求执行的，也就是说国内地磅的检查校验是不允许生产单位自行作业的。国内地磅的检验只需要配合检验中心即可。如我司所属国家未有计量检验中心，政府也不会对生产企业的计量进行检查，所以日常的计量准确性就需要定期的进行对比标定。我司的地磅为梅特勒托利多公司生产的T数字式地磅，平时的检查也相对简单，如一般地磅要求进行即可，零点量程的校验也相对简单可操作，只需有几吨标准砝码即可用逐步代替法进行校准。

四．软启及变频器的运用维护

软启动器及变频器室目前大型电机启动以及设备节能降耗的主要设备，也是水泥行业设备控制中运行较多的设备，目前主流产品有ABB，施耐德，西门子，台达，三菱等一系列。所以在水泥行业日常工作中对此设备检查维护的次数不少，在了解检查维护前首先我们来认识一下软启动器以及变频器的控制与工作原理。

（一）软起动器实际上是个调压器，用于电机起动时，输出只改变电压并没有改变频率。软起动器软启动器是一种集电机软起动、软停车、轻载节能和多种保护功能于一体的新颖电机控制装置。软启器采用三相反并联晶闸管作为调压器，将其接入电源和电动机定子之间。这种电路如三相全控桥式整流电路。使用软启动器启动电动机时，晶闸管的输出电压逐渐增加，电动机逐渐加速晶闸管全导通，电动机工作在额定电压的机械特性上，实现平滑启动，降低启动电流，避免启动过流跳闸。待电机达到额定转数时，启动过程结束，软启动器自动用旁路接触器取代已完成任务的晶闸管，为电动机正常运转提供额定电压，以降低晶闸管的热损耗，延长软启动器的使用寿命，提高其工作效率，又使电网避免了谐波污染。软启动器同时还提供软停车功能，软停车与软启动过程相反，电压逐渐降低，转数逐渐下降到零，避免自由停车引起的转矩冲击。

（二）、变频器是用于需要调速的地方，其输出不但改变电压而且同时改变频率；变频器主要由整流（交流变直流）、滤波、再次整流（直流变交流）、制动单元、驱动单元、检测单元微处理单元等组成的。电动机的异步转速表达式位：n＝60f(1－s)/p其中（n）异步电动机的转速；（f）异步电动机的频率；（s）电动机转差率；（p）电动机极对数。由公式可知，电动机的输出转速与输入的电源频率、转差率、电机的极对数有关系，因而交流电动机的直接调速方式主要有变极调速(调整P)、转子串电阻调速或串级调速或内反馈电机(调整s)和变频调速(调整f)等。而我们现在运用最广泛的就是变频调速，由转速n与频率f成正比，只要改变频率f即可改变电动机的转速，当频率f在0～50Hz的范围内变化时，电动机转速调节范围非常宽。变频器就是通过改变电动机电源频率实现速度调节的，是一种理想的高效率、高性能的调速手段。小功率通用型变频器在水泥厂生产中可以减少电气设备消耗，在进行系统优化时应遵循以下原则：第一，遵循相关标准要求，让变流变频设备保持最佳运行状态，防止外部环境影响对变频设备影响。结合交流变频调速传动装置运行有必要对电网谐波的影响进行科学护理，保证电网谐波不受影响。第二，为使变流变频调节系统有效运行需要对水泥厂控制电缆、电流电缆、电动机电缆进行隔离设置，防止变流变频调节系统受到影响。尽可能的屏蔽输入输出回路电信号影响，添加隔离装置，创造良好的运行条件。第三，变流变频调节系统运行状态下应尽可能避免轴震荡，超速时避免轴震荡不稳定。

软启动器与变频器的日常维护对于一般维护来说也只是设备内部接线紧固的检查，元器件运行情况以及损坏的检查更换，冷却风扇的好坏是设备运行稳定散热的保证。对内部板件如整流滤波，以及内部给定反馈板件日常检查在不具备一般维护的技术前提下不建议盲目拆卸维护。因为内部的组装以及连接相对复杂，在不具备维护技能的前提下盲目拆卸回装可能造成回装质量不达标，内部线路接错导致变频器的损坏，如主机设备的损坏可能造成相当大的生产经济损失。

五.自动化框架与通信

我公司t/d熟料及万吨/年水泥生产线项目配套引进的DCS控制系统选用的是瑞典ABBIndustrialIT控制系统，控制器为ACF过程控制器,操作员站软件为Digivis软件,控制器编程软件为ControlBuilderF软件,该系统是面向工厂自动化的新一代开放式DCS系统，全面支持现场总线技术，系统采用全局数据库技术,实现全局一体化编程。系统通信采用标准以太网,系统结构具有较强伸缩能力,系统编程采用国际化标准IEC-3。现场控制站采用符合技术要求的ABBS智能I/O并通过Profibus网关与其它总线仪表设备进行数据通信。其应用软件由海螺信息工程技术有限责任公司技术人员自行开发，主要实现以下功能：

1.全厂工艺流程及参数动态显示；

2.动态参数调节，控制策略的实现；

3.设备的起停控制及状态显示；

4.历史趋势、棒图、调节组显示；

5.系统运行状态显示；

6.系统状态、报警的记录；

7.报表的生成及打印。

t/d熟料及万吨/年水泥生产线项目的实际情况，系统硬件规划采用的是ABBIndustrialIT系统，实现石灰石破碎、原料调配、原料粉磨、废气处理、生料均化及生料入窑、熟料烧成和熟料入库、熟料输送、水泥粉磨及包装发散这一工艺流程的过程自动化控制。