技术 | 水泥厂篦冷机技改中供电系统的改造

某水泥厂是十年前建成的老厂，产能落后。随着这两年水泥市场的复苏，落后的产能已跟不上市场的要求。为了提产降耗，工厂决定利用三个月政策性假期进行篦冷机系统改造，拆除原篦冷机，更换为6500t/d带中置辊破第四代篦冷机。本改造项目为总承包项目，委托装备部实施。在电气设计方面原则为节省投资，充分利用原有设施，降低改造成本，使项目尽快投产产生效益。

新四代篦冷机为12台风机系统，冷却风机装机容量2327kW，加上辊式破碎机，辊破冷却风机、液压站等用电设备，总装机容量约为2800kW，电机额定电压均为380V。12台篦冷机冷却风机全部采用永磁同步电机，变频调速。永磁同步电机是由永磁体励磁产生同步旋转磁场的同步电机，能效等级达到IE4等级，具有效率高，性能优越，节能明显的特点。在节能意识越来越强烈的今天，永磁电机的理念已经被越来越多的人士所接受，水泥行业更广泛地采用永磁电机与变频调速配合使用也成为趋势。

对于改造项目，电气专业最根本的问题就是供电系统改造问题。本项目总装机2800kW，全部为低压设备，拆除原有篦冷机后，首先需要核算原电气室变压器容量能否满足工艺设备供电需求；其次本期12台变频柜在电气成本上占较大比重，需要仔细对原有变频器装置进行筛选，尽可能地采用原有变频设备，减少投资；最后就是要解决新增电气设备的安装布置问题。

2.1变频柜的确定

根据业主提供的资料显示，原篦冷机风机共有15台变频柜，全部为ABB变频器。其中ACS800系列2台，ACS580系列3台，其余9台为ACS510系列。ACS800系列为ABB较新系列变频器，投入使用时间短，运行一直稳定可靠。ACS580系列的3台变频器在原生产过程中也能满足生产要求，故障率不高。ACS510系列的9台变频器大多为最初建厂时的配置，使用年限较长，其中7台元器件老化严重，故障率较高。

另外2台为一室风机变频器，生产中利用率相对较低，未发现明显故障。通过对上述现状分析，2台ACS800和3台ACS580可以继续使用，一室风机的2台ACS510变频器供新的一室风机使用也基本可行。原一室风机75kW，90kW，新一室风机两90kW，一台110kW。确认只能使用90kW的一台。综合上述情况，经业主认可，最终确定12台篦冷机风机变频柜利用旧的6台，新购置6台。355kW风机及其余5台风机的新购置变频柜配ABB最先进ACS880系列变频器。

2.2供电电源的确定

查阅2007年建厂时的施工图设计图纸，窑头电气室共设3台1600kVA变压器，供电范围为烧成窑头及熟料输送，熟料储存，煤粉制备三个车间。在之后的几次技改中，因为不断增加用电设备，#2变压器实际已更换至2000kVA。三台变压器均处于满负荷运行中。厂里自行进行的几次技改没留下图纸资料，原篦冷机拆除后各变压器富余的容量需现场逐个回路排查。排查结果显示各变压器拆除设备容量分别为：#1变压器：1257kW，#2变压器：547kW，#3变压器：1080kW。窑头电气室合计拆除用电设备容量2884kW。本次改造新增设备容量2800kw。窑头电气室原有配电变压器能够满足本次改造要求，不需要更换。

低压配电也充分利用原有配电回路，不增加新的低压配电柜。小容量用电设备或电机基本能找到相匹配的回路，大容量用电设备如变频柜的配电需同时兼顾每台变压器允许的负载能力及现有配电回路容量，个别容量较大没有适合回路的更换原有断路器、电流互感器等元器件，如355kW电机变频柜等。还有些抽屉高度不满足要求的可以在固定柜里想办法增加回路。通过统筹规划和设计，最终解决每一个用电设备的供电电源。

2.3安装位置的确定

变频柜的安装位置是设计最初就考虑到的问题，工厂经过几次改造，原电气室已经没有空余位置整体安装新增加的电气设备。设计时我们对变频柜及液压控制柜，辊破控制柜等均采用二次电缆下进线的供电方式，可以灵活适应各种安装位置组合不受限制。利用旧的6台变频柜原则上原地不动，拆除淘汰变频柜。工厂原有变频柜全部安装在低压配电室里，安装位置零乱，有的夹在其他控制柜之间，电缆相互缠绕，稍不注意可能引起故障却难以查找到原因。现场经过逐个排查，最终确定只能拆除其中的3台用以更换新柜。车间大布袋收尘器下方的收尘控制室还有2500mm长空间勉强可以放下剩余3台。收尘控制室空间狭小，散热会差一些。篦冷机一室的三台风机利用率相对较低，发热量相对较小，放在收尘控制室较为合适，而且90kW、110kW的变频柜宽800mm，满足空间要求。

2.4DCS系统

由于四代篦冷机各用电设备在数量上与原有篦冷机基本持平，所以窑头现场站原有DCS点数也能满足要求，新设计中各控制箱、柜仍采用点对点的通讯方式，与原设计保持一致，原系统不需要更改。

水泥厂技改工程是老旧企业利用新技术、新工艺、新设备提高企业竞争力的一种手段。作为配套服务专业，电气自动化在满足主体专业要求的前提下，采用性能优越的新产品和节约投资降低成本必须双管齐下。同样状况的篦冷机改造项目，如果完全撇开原有供配电系统，新建电气室，重新采购变压器、开关柜、变频柜等等。二者相比电气投资的差别是显而易见的。充分合理的利用原有设备，既达到技改目的又节约投资是技改工程电气自动化设计必须认真考虑的课题。

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