王 瑶 余唯扬 马 婷

（中国葛洲坝集团水泥有限公司， 湖北 武汉 430070）

1 电气自动化系统在水泥厂应用的重要性

一般水泥厂的常用设备分为四项：1）烧成车间的煤预均化设备、转子称、煤磨机、回转窑、冷却机、预热器等；2）水泥车间的包装机、水泥调配、辊压机、水泥磨等；3）生料车间石灰石预均化用的堆取料机、生料磨机和：石灰石破碎机（锤破、颚破等）；4）各种计量皮带、皮带机、风机以及循环水系统。

按照水泥的生产过程，其作业过程可概括为“二磨一烧”的三个阶段，第一阶段：制备生料，使用石灰质和粘土质的原料，并将较少的校正原料破碎，再按照一定的比例将这些材料调配在一起磨细，生产出来的生料要求成分符合标准，质量分布均匀。第二阶段为熟料煅烧阶段，即将先前制备好的生料投入到水泥窑内进行煅烧，煅烧至部分生料熔融，成为以硅酸钙为主要成分的硅酸盐水泥熟料。最后一个阶段为水泥粉磨及出厂，将适量的石膏、混合材料或者一些外加剂与第二阶段煅烧完成的熟料混合在一起，经过细磨加工后成为水泥，再经散装后出厂销售。水泥厂的发展目标为获得规模效益，这些繁杂的流程必须形成一定的生产线，使用机械化生产，应用电气自动化系统形成规模效益，不断降低可变成本。水泥厂科学合理地引进电气自动化系统，不仅能够提高本企业的生产效率，更能降低人工失误，以提高生产的安全性以及水泥的生产质量。

2 电气自动化系统的接地技术在水泥厂中的应用

为保障水泥厂的电气自动化系统的正常运行，接地技术必不可少，专业的系统安装、维护人员以及生产车间的工作人员都应对基本的接地技术尝试有所了解。

如下表所示（表1），是水泥厂通过使用DCS过程来控制全厂自动化系统的接地技术时需要了解的相应的接地技术的分类，以及为何要采用该技术对某对象进行接地。系统接地要遵循的原则为单点接地，有直接电气连接关系的系统一般都会设置一处电气相连的集中汇聚点，该汇聚点设备必须要有接地措施。防雷电、防浪涌、防干扰最基础的技术手段就是单点接地，其作用在于能够切断所有闭合回路，有效阻断电网等电位以及雷电地电位通过弱电路径入侵系统的威胁，这项最基础的技术也是最有效的技术手段。系统接地电阻的组织要求主要有三点：第1独立的直流工作接地、交流工作接地和安全报读接地的接地电阻小于等于四欧姆，第2 以联合接地系统、DCS系统和仪表系统为代表的公用接地体的接地电阻小于一欧姆，第3 独立的防静电的接地电阻要小于等于一百欧姆，防雷保护接地电阻要小于等于十欧姆。

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3 电气自动化系统的防雷技术在水泥厂的应用

3.1 雷电流的影响

雷电流是指直接雷击时，通过被雷击的物体泄入大地的电流。雷电是危害人类最严重的自然气象灾害之一，如果缺乏防备，对人的生命、财产安全会造成重大伤害。任何工厂、住宅楼为保证安全，必须采取必要的防雷措施。电气自动化系统通常都是由各种电子器件构成，而这些电子器件过电流和电压的能力较弱，抗电磁脉冲的能力也很弱，应用在水泥厂的系统同样存在这样的问题，如果没有必要防雷设备和防雷措施，电气自动化系统遭受雷击的情况下，雷电流瞬间经过导线进入到电子器件，由于电流过大导致器件无法承受，损坏后会直接影响水泥厂的正常生产。

3.2 感应雷、直击雷的防护技术应用

直击雷也可被称为雷云，指的是带电云层与建筑物、大地以及防雷装置之间发生的瞬间剧烈放电的现象，由此产生电效应、热效应以及一些机械力等的破坏作用。感应雷分为静电感应雷和电磁感应雷，前者是指带电积云接近地面时，会在附近的金属导体上感应出大量的反极性束缚电荷。按照行业规定，所有水泥厂企业凡是高于20米的建筑必须安装防雷装置，其电气室内必须配备测量仪表和控制设备，技术人员要对雷电进行实时监控并做出汇报，发生异常时及时处理。为减少着雷电池损坏等意外事故发生的频率，水泥厂要做出相应的措施。首先，水泥厂要使用光纤电缆进行通讯；其次，专业工作人员在设计相关设备和仪表电缆时，要注意将电源线远离避雷装置，通过引入地下线的方式保证接地体和总接地端的连接，尽最大可能减少控制设备对电位的影响。

3.3 配电回路的防雷措施

水泥厂的供配电系统由三级电压构成：110kV(35kV)、10kV(6kV) 和0.4kV(0.23kV)。在水泥厂的日常运行中，通过电源进线入侵自动化系统是雷电入侵配电回路最常见的形式。其中110kV(35kV)的供电线路是架空线路，最容易遭受雷击，另外的两级电压相比前者遭受直击雷的概率较低，因为这两集电压使用的是线路为电缆线路。直击雷击中供电线路后会损坏自动化系统中的计算机系统和仪表设备，这是因为直击雷产生的雷电流沿着供配电的导线经过低压线路后到达变压器，再经过电源线路到达自动化设备，形成的闭合回路超出设备的承受讷能力导致设备和系统瘫痪。

因此，水泥厂的110kV(35kV)供配电系统需要特别注意做好防雷措施。针对这种架空线路的自动化系统，按照行业标准和国家规定，必须采用三级防雷保护措施。一级措施要求要安装容量足够大的防雷装置，尤其是在水泥厂供配电室自动化设备的高压端；二级措施要求安装阀型防雷器，主要在低压配电装置的进线口位置；三级措施是要求安装防浪涌装置，要在配电箱出口回路的地方进行安装。防雷措施最根本的就是要防止雷电流沿着自动化系统的导线进入到系统中，雷电流一旦进入到系统中会产生自动化设备无法承受过大电压和过大电流的想想，导致系统不能稳定运行。因此，多级防护措施是防范雷电的必要措施。

3.4 其他防雷技术的应用

除了以上几种防范雷电袭击的技术、对自动化系统的电源设置三级防护措施外，也要对水泥厂的中央控制室进行相应的设置。首先，水泥厂的中央控制室内需要安装等电位的端子板，为提高自动化系统的防雷效果，要使用放射式的电子版连接中央控制室内的各种自动化器械和设备。其次，中央控制室的静电地板下要铺设裸铜带格栅均压网，面积为0.5平米左右，目的是使室内形成等电位连接网。

4 结语

我国的建筑业正处于蓬勃发展的阶段，水泥厂属于建筑行业的基础产业链，水泥厂的正常运作为建筑行业的发展起到基本的供货作用。因此水泥厂电气自动化系统的发展至关重要，相关工作人员要掌握基本的系统防雷技术，对接地技术和防雷技术要有所了解，保障水泥厂企业的自动化系统的设备和车间能够避免遭受雷电灾害，以减少企业的经济损失。