论电气自动化工程在工业生产中的应用

丛丽丽，刘志党

(1.辽宁环宇环保科技股份有限公司，辽宁 营口 115100；2.沈阳电气传动研究所(有限公司)，辽宁 沈阳 110141)

1 引言

电气自动化工程广泛应用于水泥生产线设备，钢铁厂布袋除尘系统、高炉煤气除尘系统、热风炉系统、高炉系统、转炉系统、出铁场布袋除尘系统、矿槽除尘系统、筛分及皮带上料系统等各工业生产中。

2 电气自动化的设计、制作

电气自动化安装是工程最后一步，是整个工业生产运转调试的核心，电气自动化从提出技术要求到设计、制图、审核、工厂制作、电气施工、配电、调试、单体试运转、联合空载试运转、带负载投入运行、电气工程验收几个主要步骤。首先要根据工艺专业提供的设计委托书，其中包括工艺名称、数量、电压等级、功率、控制要求、仪表种类、仪表数量、仪表参数、工艺控制过程，电气自动化设计人员针对上述内容进行合理化汇总，再依据与用户签定的技术协议的要求、满足工艺要求进行电气自动化初步设计。电气设计先计算配电部分用电负荷，根据用电负荷及各元件的用途和等级配电，对于电动机的配电分别考虑保护措施，控制通断，过流保护，选配的接触器的电流等级，热继电器的电流调整范围要与电机的额定电流相匹配，控制回路的自锁和互锁，当电机大于18.5kW时，电机不宜直接启动，否则对电网电压冲击大，宜选择星角启动、软启动、变频启动等启动方式。然后汇总计算控制设备的开关量输入，开关量输出，模拟量输入，模拟量输出的实际点数用量，根据点数计算表选择中央处理器、开关量输入输出模块数量，模拟量输入输出模块数量。初步设计确定后，然后可以根据工艺要求开始设计电气原理图，设计制图原则是，回路简单易懂、成本造价低、经济实用、安全可靠。制图完毕后经组审、室审后进行元器件汇总，下发采购清单，最后图纸下发车间制作。

3 电气自动化设计注意事项

控制设备的电动阀门开关即电机正转开、反转关的控制中，必须注意正反转互锁，若正反转接触器同时接通，电路发生短路，总闸关断造成系统瘫痪，严重情况易造成人身安全或火灾事故。电机功率越大，电流越大，危害越大。

电气配线截面积根据下方断路器的额定电流选择，选择额定电流与截面积电线相匹配配线，截面积大则产生经济损失，截面积小电流大则易烧断发生事故，并且配线考虑标准规范电气间隙，爬电距离，柜内宽松安装，预留备用回路，布线布局合理、整齐。

当遇到复杂电路设计时，需反复推敲电路的可行性，为降低成本，用最少的元件组成电路满足控制要求，实现成本最优化设计。设计电路中，考虑电路按顺序编号，编号统一，有规律，电气元件通用性强，相对较小的工程的图纸相对设计简易，而设备众多工程涉及到多面控制柜的图纸设计，需要进行设计前的规划，多面并排柜之间的规律走线，柜与柜或柜与箱之间街接有规律性，同一继电器的相邻触点宜设计相同电压，若设计不同电压回路，易产生元器件烧损等情况，正反转电路中，热继电器需选用安装底座，易于配线，从安全上考虑设备的现场操作箱设计宜用直流24V电压等级，即使出现漏电情况也在安全电压范围内，保证人身安全。

4 电气自动化在布袋除尘器中的应用

根据环境评估的要求，工业生产中大颗粒粉尘需要经过过滤处理才可以排放到大气中。目前各地因排放要求不同，排放数值也不同，分别有20mg/m3，30mg/m3，50mg/m3，所以各钢铁厂需要增设布袋除尘器，从而达到排放要求。布袋除尘器经过内装布袋，将粉尘过滤后再排放，达到环境评估要求。布袋除尘器需配套满足工艺要求的电气自动化系统，才能满足运行的要求，环境除尘器中控制系统有清灰控制和下部卸灰控制系统，控制系统有电机配电控制，PLC程序控制，仪表数值显示。其中袋式除尘器的清灰，设定时、定压差和手动三种清灰控制模式，可通过转换开关进行选择。选择定时清灰模式时，当清灰周期达到给定时限时，控制柜给出清灰脉冲信号，除尘器开始清灰，清灰一周结束后再进入清灰等待程序；选择定压差清灰模式时，以除尘器过滤阻力(压差)为清灰控制依据，当阻力上升至设定值时，启动清灰程序清灰，当阻力下降至设定值以下且完成一个周期的清灰后，除尘器清灰结束，进入清灰等待程序。

电气自动化系统主要面向生产过程，完成生产过程的顺序控制、连续调节控制，通过自动化操作界面可以进行人机对话、修改过程参数并改变设备运行状态，对其控制的生产过程进行监视和控制。主要完成布袋除尘器各管道气体压力、温度、流量检测，系统保护及连锁、脉冲清灰、卸灰、各系统的故障保护及报警显示等基础自动化的手动自动控制。布袋除尘系统采用PLC控制系统，设有操作站与其互相可进行通讯联系，上位机布置在控制室内，并能实现与主系统的数据交换，通讯方式通过以太网进行实时通讯联系。主系统可通过通讯实时监视和控制布袋除尘器工艺数值。

5 电气自动化在高炉系统中的应用

高炉工艺复杂，各辅助工艺众多，高炉系统能够正常运行，需要配套满足工艺的控制系统，从监视和控制高炉正常运行。高炉系统包括上料小车能够有序交替上料，炉顶压力及放散连锁控制，炉内压力、炉内温度监视与控制，均需要配备电气自动化控制系统实现工艺功能，达到高炉系统正常运行。在高炉系统的重要部位都安装有高清摄像头，高炉主控室内可清晰看到现场设备运行状态。除此之外，高炉系统的所有工艺画面都制作在高炉的上位机中，通过上位机可全局观察高炉系统每个运行状态，如阀门开关状态，电动阀门运行状态，一氧化碳报警值，查看历史温度、液位、流量、压力数值，且设有报警功能，超出限值声光报警及每天查看高炉生产量等等。电气自动化控制系统是保证整个工艺的正常运行核心。

6 电气自动化在机械设备中的应用

电气自动化不仅在大工业系统应用广泛，在机械设备上应用也很广泛。下面介绍工业生产设备卷板机，卷板机不仅包括主体的辊轮设备，升降辊轮用的液压部分，同时还包括电气自动化控制系统，某台卷板厚度100mm，卷板长度3m的卷板机，除了硬件机械辊轮设备外，还需要稳定可靠精准的控制系统才可以正常卷厚板。卷板机工作过程:首先将上辊提升一定高度，再将厚板吊进辊轮并与基准线对齐，然后下降辊轮，打开电机开始卷板。

单台机械设备能够顺利工作，必须配套电气自动化控制柜，卷板机属重载设备，电机启动方式采用频敏启动。轻载设备和重载设备的启动方式不同，普通轻载设备可以采用变频启动或是软启动，卷板机能够顺序完成一个卷板工作流程是通过配套的小型PLC来完成。卷板机属生产设备，即根据生产需要而使用，当设备不使用时常处于断电状态，会带来一些问题。控制系统中中央处理器内置电池，由于设备长时间闲置处于断电状态，电池电量耗尽，若是不带存储功能的中央处理器，内部程序易丢失，当再次使用设备时，机械设备无法正常工作。所以当设备长时间不使用时，而中央处理器没有存储功能的情况下，需要隔月对中央处理器充电，保证电池电量充足，以免程序丢失，机械设备无法工作。

在工业生产中，电气自动化专业是保证工艺设备运行的核心，随着社会发展的需求越来越高，越来越智能化，电气自动化除占有领域广泛外，更新换代越来越快。