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【摘 要】介绍缅甸PA-AN水泥厂800t/d改900t/d熟料生产线中电气改造工程设计及具体实施方案。
【关键词】电气改造；高、低压变频；DCS系统
1.项目概述
缅甸PA-AN 水泥厂位于仰光以东160公里，原有一条800t/d带四级旋风预热器窑生产线，由法国FivesCall Babcock 公司设计，从1982年投产以来，经过水泥厂全体员工的努力，为社会提供了大量优质水泥，为当地的经济发展作出了较大的贡献。
鉴于工厂采用的工艺和设备属80年代初的水平，设备比较陈旧，工艺较落后，能耗高，运转率较低；设计规模偏小，劳动生产率相对较低，难以长期在市场竞争中处于有利地位，水泥厂从长远发展的角度出发，以采用新技术和扩大经营规模为突破口，决定对现有的800t/d四级旋风预热器窑生产线进行技改，以利于发挥更大的经济和社会效益。
2.设计范围及内容
新增石灰石破碎、粘土破碎、水泥包装及成品库的工艺、建筑、结构、电气及自动化施工图设计；原有生料粉磨及废气处理、生料均化库、烧成系统、水泥粉磨改造的工艺、建筑、结构、电气及自动化施工图设计。
3.设计原则
（1）节省投资，充分利用原有设施，降低改造成本，使项目尽快投产，发挥效益。
（2）生产规模从800t/d熟料扩改为900t/d熟料，确保达到900t/d。
（3）生产线选用技术先进、实用可靠的经济型干法技术装备，尽可能节省投资，以获取最大的经济效益。
4.电气、自动化改造设计
4.1电气部分
4.1.1负荷变化情况
800t/d生产线改为900t/d生产线，高压部分增加约420kW，分别为生料磨由940kW增加到1250kW，高温风机由600kW增大到710kW。
低压部分增加负荷情况：生料磨变电所，新增负荷约160kW，窑尾及废气处理增加约30kW，窑头增加约450kW，水泥变电所减少约165kW。窑尾高温风机采用高压变频调速。窑主传动由6.6kV/160kW液力偶合调速方式，改为380V/ 220kW的变频电机变频调速。
4.1.2电气改造设计方案
①水泥厂原有的高压柜全部保留，由于负荷有些变化， 只需调整其中的5台高压柜配出回路的参数，且增大高压补偿电容量。这样高压柜不增加，仅柜内部分元件修改就能满足用电需求，大大节省改造成本和时间。
②窑头改造后新增窑头车间变电所，内设高压柜、变压器6.6/0.4kV 800kVA及低压柜， 满足烧成系统新增设备的用电及控制需求，且与原有柴油发电机联络，突显烧成系统主要设备及重要负荷用电可靠性；石灰石破碎原有变压器增大为6.6/0.4kV 800kVA，既可满足该系统原有设备的运转，又可以满足新增设备的用电需求，实施简便可行。
③窑尾高温风机采用高压变频柜，窑主传动采用低压变频柜控制，通过调节电机转速来调节窑尾高温风机的用风量以及窑转速。其特点是：变频装置安装方便，电机和负荷不动，將其加入电源侧即可；运行可靠，变频装置在出现问题后，可以进行旁路的方式运行；节电降耗效果明显，功率因数高，变频运行精度高，可以实现精确调节，速度是由输出频率限定，当负荷出现波动时，转速不变；还具备软起功能，启动电流小，降低负荷强度，延长设备使用寿命；且变频调速维护费用低，在设备正常运行时无消耗品。
④对原生产线更换设备调整低压配出回路容量及电缆截面积，对新增设备完成相应的电控设计，尽可能利用工厂原有的高、低压电气柜和各种电缆、电缆桥架及电缆沟，满足技术改造节省投资的基本原则。
4.2自动化部分
4.2.1自动化检测变化情况
原生产线改为900t/d后，生产工艺的变化在于增加了窑尾分解炉，增加了分解炉天然气输送系统以及分解炉温度、压力测点。此外，磨机、高温风机等设备变化后，也会增加部分测点。增加荧光分析仪、窑尾气体分析仪、回转窑筒体扫描装置以及管道阀门等的电动执行器。
4.2.2 DCS系统设计方案及特点
改造后，生料磨系统、窑尾系统、窑头系统、水泥磨系统由原来的继电控制改为集散控制系统（DCS系统），根据工艺控制要求，在生料磨、窑尾、窑头及水泥磨设四个现场控制站，分别设于生料粉磨、窑尾、窑头和水泥粉磨控制室，主要负责现场数据采集和处理，同时向控制中心传送数据并接受控制中心的数据、指令。这些现场站采用光纤环型以太网与中控室相连，使整个生产线全部纳入计算机集散控制系统控制。现场控制站均采用CPU板冗余，确保系统的可靠运行。在窑头设中控室，内设四个操作员站，一个工程师站。其中任何一个操作员站发生故障，其余操作员站能自动投入，保证生产线正常运转。
在原料配料和熟料配料工段各设有一套配料系统，自动计量各组份的瞬时流量和累积流量，并控制各组份的配比。在原料库、生料均化库、熟料库、水泥库采用脉冲雷达料位计检测料位具体实施方案为：在保留设备原有的二次控制的基本线路上，调整二次线路，增加少量信号中间继电器柜，将现场原有设备的信号点全部通过新的中间继电器柜进入中控DCS系统控制的设备。相应的一次仪表进行更换或新增。
4.2.3电视监控系统
在窑中设置窑胴体红外线扫描装置，对旋窑煅烧带胴体温度进行实时监测，使操作员在中控室的电脑上，能直观了解窑筒体温度、窑皮分布、耐火砖厚薄，并可分析温度曲线，避免生产过程中窑内耐火砖脱落对窑筒体造成的损坏，以减少耐火砖检修。该系统包括红外测温扫描装置，计算机，外围设备及相应软件。
在窑头设置两套HDTV型内窥式高温炉窑工业电视监视系统，对旋窑煅烧和篦冷机的工况进行实时监控。该系统采用进口气动元件作为推进机构，将高温镜头伸入炉窑内，其中，窑头工业电视安装在窑头罩上，可观察到整个窑头火焰燃烧、下料以及挂窑皮等情况；篦冷机工业电视安装在篦冷机侧壁，可观察到落料、篦板运行、料层厚度、料块大小等状况。操作人员在控制室通过彩色监视器可以直接观察窑炉内所需了解的情况，从而减轻劳动强度，提高工作效率，保障安全生产。
5.结束语
该生产线技改项目由武汉建材设计院有限公司负责设计、并负责设备供货、安装、调试直至生产的整个过程，项目组经过近一年的努力工作，实现了改造成本低、周期短、且产品质量高、出产产量稳、产量达标等合同要求，各项技术指标在缅甸同类型生产线中处于领先地位。该项目的签约，是武汉建材设计院有限公司依靠SINOMA品牌优势，实行“走出去”战略的重要一步，对于扩大公司产品知名度、提升企业形象有着很好的示范效应。
【关键词】电气改造；高、低压变频；DCS系统
1.项目概述
缅甸PA-AN 水泥厂位于仰光以东160公里，原有一条800t/d带四级旋风预热器窑生产线，由法国FivesCall Babcock 公司设计，从1982年投产以来，经过水泥厂全体员工的努力，为社会提供了大量优质水泥，为当地的经济发展作出了较大的贡献。
鉴于工厂采用的工艺和设备属80年代初的水平，设备比较陈旧，工艺较落后，能耗高，运转率较低；设计规模偏小，劳动生产率相对较低，难以长期在市场竞争中处于有利地位，水泥厂从长远发展的角度出发，以采用新技术和扩大经营规模为突破口，决定对现有的800t/d四级旋风预热器窑生产线进行技改，以利于发挥更大的经济和社会效益。
2.设计范围及内容
新增石灰石破碎、粘土破碎、水泥包装及成品库的工艺、建筑、结构、电气及自动化施工图设计；原有生料粉磨及废气处理、生料均化库、烧成系统、水泥粉磨改造的工艺、建筑、结构、电气及自动化施工图设计。
3.设计原则
（1）节省投资，充分利用原有设施，降低改造成本，使项目尽快投产，发挥效益。
（2）生产规模从800t/d熟料扩改为900t/d熟料，确保达到900t/d。
（3）生产线选用技术先进、实用可靠的经济型干法技术装备，尽可能节省投资，以获取最大的经济效益。
4.电气、自动化改造设计
4.1电气部分
4.1.1负荷变化情况
800t/d生产线改为900t/d生产线，高压部分增加约420kW，分别为生料磨由940kW增加到1250kW，高温风机由600kW增大到710kW。
低压部分增加负荷情况：生料磨变电所，新增负荷约160kW，窑尾及废气处理增加约30kW，窑头增加约450kW，水泥变电所减少约165kW。窑尾高温风机采用高压变频调速。窑主传动由6.6kV/160kW液力偶合调速方式，改为380V/ 220kW的变频电机变频调速。
4.1.2电气改造设计方案
①水泥厂原有的高压柜全部保留，由于负荷有些变化， 只需调整其中的5台高压柜配出回路的参数，且增大高压补偿电容量。这样高压柜不增加，仅柜内部分元件修改就能满足用电需求，大大节省改造成本和时间。
②窑头改造后新增窑头车间变电所，内设高压柜、变压器6.6/0.4kV 800kVA及低压柜， 满足烧成系统新增设备的用电及控制需求，且与原有柴油发电机联络，突显烧成系统主要设备及重要负荷用电可靠性；石灰石破碎原有变压器增大为6.6/0.4kV 800kVA，既可满足该系统原有设备的运转，又可以满足新增设备的用电需求，实施简便可行。
③窑尾高温风机采用高压变频柜，窑主传动采用低压变频柜控制，通过调节电机转速来调节窑尾高温风机的用风量以及窑转速。其特点是：变频装置安装方便，电机和负荷不动，將其加入电源侧即可；运行可靠，变频装置在出现问题后，可以进行旁路的方式运行；节电降耗效果明显，功率因数高，变频运行精度高，可以实现精确调节，速度是由输出频率限定，当负荷出现波动时，转速不变；还具备软起功能，启动电流小，降低负荷强度，延长设备使用寿命；且变频调速维护费用低，在设备正常运行时无消耗品。
④对原生产线更换设备调整低压配出回路容量及电缆截面积，对新增设备完成相应的电控设计，尽可能利用工厂原有的高、低压电气柜和各种电缆、电缆桥架及电缆沟，满足技术改造节省投资的基本原则。
4.2自动化部分
4.2.1自动化检测变化情况
原生产线改为900t/d后，生产工艺的变化在于增加了窑尾分解炉，增加了分解炉天然气输送系统以及分解炉温度、压力测点。此外，磨机、高温风机等设备变化后，也会增加部分测点。增加荧光分析仪、窑尾气体分析仪、回转窑筒体扫描装置以及管道阀门等的电动执行器。
4.2.2 DCS系统设计方案及特点
改造后，生料磨系统、窑尾系统、窑头系统、水泥磨系统由原来的继电控制改为集散控制系统（DCS系统），根据工艺控制要求，在生料磨、窑尾、窑头及水泥磨设四个现场控制站，分别设于生料粉磨、窑尾、窑头和水泥粉磨控制室，主要负责现场数据采集和处理，同时向控制中心传送数据并接受控制中心的数据、指令。这些现场站采用光纤环型以太网与中控室相连，使整个生产线全部纳入计算机集散控制系统控制。现场控制站均采用CPU板冗余，确保系统的可靠运行。在窑头设中控室，内设四个操作员站，一个工程师站。其中任何一个操作员站发生故障，其余操作员站能自动投入，保证生产线正常运转。
在原料配料和熟料配料工段各设有一套配料系统，自动计量各组份的瞬时流量和累积流量，并控制各组份的配比。在原料库、生料均化库、熟料库、水泥库采用脉冲雷达料位计检测料位具体实施方案为：在保留设备原有的二次控制的基本线路上，调整二次线路，增加少量信号中间继电器柜，将现场原有设备的信号点全部通过新的中间继电器柜进入中控DCS系统控制的设备。相应的一次仪表进行更换或新增。
4.2.3电视监控系统
在窑中设置窑胴体红外线扫描装置，对旋窑煅烧带胴体温度进行实时监测，使操作员在中控室的电脑上，能直观了解窑筒体温度、窑皮分布、耐火砖厚薄，并可分析温度曲线，避免生产过程中窑内耐火砖脱落对窑筒体造成的损坏，以减少耐火砖检修。该系统包括红外测温扫描装置，计算机，外围设备及相应软件。
在窑头设置两套HDTV型内窥式高温炉窑工业电视监视系统，对旋窑煅烧和篦冷机的工况进行实时监控。该系统采用进口气动元件作为推进机构，将高温镜头伸入炉窑内，其中，窑头工业电视安装在窑头罩上，可观察到整个窑头火焰燃烧、下料以及挂窑皮等情况；篦冷机工业电视安装在篦冷机侧壁，可观察到落料、篦板运行、料层厚度、料块大小等状况。操作人员在控制室通过彩色监视器可以直接观察窑炉内所需了解的情况，从而减轻劳动强度，提高工作效率，保障安全生产。
5.结束语
该生产线技改项目由武汉建材设计院有限公司负责设计、并负责设备供货、安装、调试直至生产的整个过程，项目组经过近一年的努力工作，实现了改造成本低、周期短、且产品质量高、出产产量稳、产量达标等合同要求，各项技术指标在缅甸同类型生产线中处于领先地位。该项目的签约，是武汉建材设计院有限公司依靠SINOMA品牌优势，实行“走出去”战略的重要一步，对于扩大公司产品知名度、提升企业形象有着很好的示范效应。