王 瑤 余唯揚 馬 婷

（中國葛洲壩集團水泥有限公司， 湖北 武漢 430070）

1 電氣自動化系統(tǒng)在水泥廠應(yīng)用的重要性

一般水泥廠的常用設(shè)備分為四項：1）燒成車間的煤預均化設(shè)備、轉(zhuǎn)子稱、煤磨機、回轉(zhuǎn)窯、冷卻機、預熱器等；2）水泥車間的包裝機、水泥調(diào)配、輥壓機、水泥磨等；3）生料車間石灰石預均化用的堆取料機、生料磨機和：石灰石破碎機（錘破、顎破等）；4）各種計量皮帶、皮帶機、風機以及循環(huán)水系統(tǒng)。

按照水泥的生產(chǎn)過程，其作業(yè)過程可概括為“二磨一燒”的三個階段，第一階段：制備生料，使用石灰質(zhì)和粘土質(zhì)的原料，并將較少的校正原料破碎，再按照一定的比例將這些材料調(diào)配在一起磨細，生產(chǎn)出來的生料要求成分符合標準，質(zhì)量分布均勻。第二階段為熟料煅燒階段，即將先前制備好的生料投入到水泥窯內(nèi)進行煅燒，煅燒至部分生料熔融，成為以硅酸鈣為主要成分的硅酸鹽水泥熟料。最后一個階段為水泥粉磨及出廠，將適量的石膏、混合材料或者一些外加劑與第二階段煅燒完成的熟料混合在一起，經(jīng)過細磨加工后成為水泥，再經(jīng)散裝后出廠銷售。水泥廠的發(fā)展目標為獲得規(guī)模效益，這些繁雜的流程必須形成一定的生產(chǎn)線，使用機械化生產(chǎn)，應(yīng)用電氣自動化系統(tǒng)形成規(guī)模效益，不斷降低可變成本。水泥廠科學合理地引進電氣自動化系統(tǒng)，不僅能夠提高本企業(yè)的生產(chǎn)效率，更能降低人工失誤，以提高生產(chǎn)的安全性以及水泥的生產(chǎn)質(zhì)量。

2 電氣自動化系統(tǒng)的接地技術(shù)在水泥廠中的應(yīng)用

為保障水泥廠的電氣自動化系統(tǒng)的正常運行，接地技術(shù)必不可少，專業(yè)的系統(tǒng)安裝、維護人員以及生產(chǎn)車間的工作人員都應(yīng)對基本的接地技術(shù)嘗試有所了解。

如下表所示（表1），是水泥廠通過使用DCS過程來控制全廠自動化系統(tǒng)的接地技術(shù)時需要了解的相應(yīng)的接地技術(shù)的分類，以及為何要采用該技術(shù)對某對象進行接地。系統(tǒng)接地要遵循的原則為單點接地，有直接電氣連接關(guān)系的系統(tǒng)一般都會設(shè)置一處電氣相連的集中匯聚點，該匯聚點設(shè)備必須要有接地措施。防雷電、防浪涌、防干擾最基礎(chǔ)的技術(shù)手段就是單點接地，其作用在于能夠切斷所有閉合回路，有效阻斷電網(wǎng)等電位以及雷電地電位通過弱電路徑入侵系統(tǒng)的威脅，這項最基礎(chǔ)的技術(shù)也是最有效的技術(shù)手段。系統(tǒng)接地電阻的組織要求主要有三點：第1獨立的直流工作接地、交流工作接地和安全報讀接地的接地電阻小于等于四歐姆，第2 以聯(lián)合接地系統(tǒng)、DCS系統(tǒng)和儀表系統(tǒng)為代表的公用接地體的接地電阻小于一歐姆，第3 獨立的防靜電的接地電阻要小于等于一百歐姆，防雷保護接地電阻要小于等于十歐姆。

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3 電氣自動化系統(tǒng)的防雷技術(shù)在水泥廠的應(yīng)用

3.1 雷電流的影響

雷電流是指直接雷擊時，通過被雷擊的物體泄入大地的電流。雷電是危害人類最嚴重的自然氣象災(zāi)害之一，如果缺乏防備，對人的生命、財產(chǎn)安全會造成重大傷害。任何工廠、住宅樓為保證安全，必須采取必要的防雷措施。電氣自動化系統(tǒng)通常都是由各種電子器件構(gòu)成，而這些電子器件過電流和電壓的能力較弱，抗電磁脈沖的能力也很弱，應(yīng)用在水泥廠的系統(tǒng)同樣存在這樣的問題，如果沒有必要防雷設(shè)備和防雷措施，電氣自動化系統(tǒng)遭受雷擊的情況下，雷電流瞬間經(jīng)過導線進入到電子器件，由于電流過大導致器件無法承受，損壞后會直接影響水泥廠的正常生產(chǎn)。

3.2 感應(yīng)雷、直擊雷的防護技術(shù)應(yīng)用

直擊雷也可被稱為雷云，指的是帶電云層與建筑物、大地以及防雷裝置之間發(fā)生的瞬間劇烈放電的現(xiàn)象，由此產(chǎn)生電效應(yīng)、熱效應(yīng)以及一些機械力等的破壞作用。感應(yīng)雷分為靜電感應(yīng)雷和電磁感應(yīng)雷，前者是指帶電積云接近地面時，會在附近的金屬導體上感應(yīng)出大量的反極性束縛電荷。按照行業(yè)規(guī)定，所有水泥廠企業(yè)凡是高于20米的建筑必須安裝防雷裝置，其電氣室內(nèi)必須配備測量儀表和控制設(shè)備，技術(shù)人員要對雷電進行實時監(jiān)控并做出匯報，發(fā)生異常時及時處理。為減少著雷電池損壞等意外事故發(fā)生的頻率，水泥廠要做出相應(yīng)的措施。首先，水泥廠要使用光纖電纜進行通訊；其次，專業(yè)工作人員在設(shè)計相關(guān)設(shè)備和儀表電纜時，要注意將電源線遠離避雷裝置，通過引入地下線的方式保證接地體和總接地端的連接，盡最大可能減少控制設(shè)備對電位的影響。

3.3 配電回路的防雷措施

水泥廠的供配電系統(tǒng)由三級電壓構(gòu)成：110kV(35kV)、10kV(6kV) 和0.4kV(0.23kV)。在水泥廠的日常運行中，通過電源進線入侵自動化系統(tǒng)是雷電入侵配電回路最常見的形式。其中110kV(35kV)的供電線路是架空線路，最容易遭受雷擊，另外的兩級電壓相比前者遭受直擊雷的概率較低，因為這兩集電壓使用的是線路為電纜線路。直擊雷擊中供電線路后會損壞自動化系統(tǒng)中的計算機系統(tǒng)和儀表設(shè)備，這是因為直擊雷產(chǎn)生的雷電流沿著供配電的導線經(jīng)過低壓線路后到達變壓器，再經(jīng)過電源線路到達自動化設(shè)備，形成的閉合回路超出設(shè)備的承受訥能力導致設(shè)備和系統(tǒng)癱瘓。

因此，水泥廠的110kV(35kV)供配電系統(tǒng)需要特別注意做好防雷措施。針對這種架空線路的自動化系統(tǒng)，按照行業(yè)標準和國家規(guī)定，必須采用三級防雷保護措施。一級措施要求要安裝容量足夠大的防雷裝置，尤其是在水泥廠供配電室自動化設(shè)備的高壓端；二級措施要求安裝閥型防雷器，主要在低壓配電裝置的進線口位置；三級措施是要求安裝防浪涌裝置，要在配電箱出口回路的地方進行安裝。防雷措施最根本的就是要防止雷電流沿著自動化系統(tǒng)的導線進入到系統(tǒng)中，雷電流一旦進入到系統(tǒng)中會產(chǎn)生自動化設(shè)備無法承受過大電壓和過大電流的想想，導致系統(tǒng)不能穩(wěn)定運行。因此，多級防護措施是防范雷電的必要措施。

3.4 其他防雷技術(shù)的應(yīng)用

除了以上幾種防范雷電襲擊的技術(shù)、對自動化系統(tǒng)的電源設(shè)置三級防護措施外，也要對水泥廠的中央控制室進行相應(yīng)的設(shè)置。首先，水泥廠的中央控制室內(nèi)需要安裝等電位的端子板，為提高自動化系統(tǒng)的防雷效果，要使用放射式的電子版連接中央控制室內(nèi)的各種自動化器械和設(shè)備。其次，中央控制室的靜電地板下要鋪設(shè)裸銅帶格柵均壓網(wǎng)，面積為0.5平米左右，目的是使室內(nèi)形成等電位連接網(wǎng)。

4 結(jié)語

我國的建筑業(yè)正處于蓬勃發(fā)展的階段，水泥廠屬于建筑行業(yè)的基礎(chǔ)產(chǎn)業(yè)鏈，水泥廠的正常運作為建筑行業(yè)的發(fā)展起到基本的供貨作用。因此水泥廠電氣自動化系統(tǒng)的發(fā)展至關(guān)重要，相關(guān)工作人員要掌握基本的系統(tǒng)防雷技術(shù)，對接地技術(shù)和防雷技術(shù)要有所了解，保障水泥廠企業(yè)的自動化系統(tǒng)的設(shè)備和車間能夠避免遭受雷電災(zāi)害，以減少企業(yè)的經(jīng)濟損失。