电气控制在环保工程中的运用

张钦军

（东营职业学院，山东 东营 257091）

步入21世纪以来，互联网信息技术、电力电子技术、计算机技术快速发展，从而促进了电气控制技术的发展。该技术在我国各个生产领域里得到广泛的使用，在环保工程中更是取得了不俗的成绩。

以环保工程中的脱硫工程为例，火力发电厂和大型钢铁厂等这类依靠燃烧煤炭获得动力能源的企业为了使烟气排放达到国家规定的标准，减少对环境的有害影响，需要在烟气排空之前进行脱硫处理。整个工艺系统中大量的水泵、风机之类的需要控制，依仗人工的力量去启停、控制这些风机水泵运行，既耗时且影响工艺水准，不利于烟气脱硫的效果，而且整个脱硫系统涵盖大量酸碱类液体粉尘，人工在此作业对人身健康也有影响，而利用电气控制系统进行自动化控制就可以避免此类问题，而且有利于提高整套工艺系统的运行水准和安全稳定性。

1 电气控制系统的组成及其主要功能

1.1 电气控制系统的组成

1.1.1 控制系统电源供电回路该回路的电源有AC220V和DC220V等多种。

1.1.2 保护回路。保护回路的供电电源有交流220、36V和直流220、24V等多种选择，它通过微型断路器、熔断器、接触器、热继电器、合闸线圈、分励线圈、失压线圈、整流、稳压组件等保护装置组成相应回路来对电气设备和线路进行短路、过载和失压等各种保护。

1.1.3 信号回路。该回路通过不同颜色的信号指示灯，不同声响的音响设备来及时显示或反映设备和线路是否处在正常工作状态。

1.1.4 自动与手动问路。脱硫系统中由于电气设备布置位置距离远、数量多，一般都设置自动控制环节来达到节能增效的效果，不过为了能够在安装、调试及紧急事故的处理中，更加灵活、便捷，一般都会在控制线路中设置手动控制环节，然后通过转换开关等来实现自动与手动方式的转换。

1.1.5 制动停车回路。该回路可以通过切断电动机回路的供电电源，并采取相应的一些制动措施，使电动机能够迅速停车。制动方式可以是能耗制动、电源反接制动，倒拉反接制动和再生发电制动等。

1.1.6 自锁及闭锁同路。自锁回路能够在启动按钮松开后，通过将接触器的动合触点串联在线圈电路中来保持线路通电，从而使相应的电气设备能够继续工作。闭锁回路一般用在拥有两台或两台以上的电气装置时，为了能够保证设备安全可靠的运行或者出于节约能源以及工艺要求等考虑只允许其中一台或一部分电机通电启动，一般可以通过将两个接触器的动断触点分别串联在对方线圈电路中来实现。

1.2 电气控制系统的主要功能

在脱硫系统中要实现对整个工艺过程的实时监视和控制，就必须使电气控制系统拥有以下功能：

1.2.1 自动控制功能。由于断路器的体积比较大，断合开关时需要耗费大量的人工，而且也无法达到及时、快速、便捷反应的要求，故一般都需要采用操作系统来自动控制分、合闸，从而实现对电气设备的控制。

1.2.2 监视功能。电气设备是否带电，是否处在正常运行状态，我们无法仅凭肉眼观测到，在控制系统中安装监视设备（如指示灯）使得操作员能及时直观的明白线路的运行状况，利于对设备的调节以及提高对人身安全的保障。

1.2.3 保护功能。电气设备在运行过程中不可避免的会发生一些故障，如电流(或电压)超过电气设备正常运行的允许值，这就要求控制系统能够在检测到这类故障信号后及时做出相应的保护动作，如将电气设备或线路及时断开切换等。

1.2.4 测量功能。为能够对电动机或者线路进行实时控制，就需要将更多的参数（如电流、电压、频率、功率、转速等）送入处理器进行分析判别，然后做出动作反应，这就需要在控制系统中安装各类测量元器件来实现对设备的信号采集及传输。

2 电气控制系统的设计

2.1 电气控制系统设计原则

电气控制系统设计直接或间接影响着电气设备的生产运行和操作等方面，完善的控制线路设计是顺利完成电气控制的重要环节。

2.1.1 电气控制系统设计要最大限度的满足生产工艺和生产设备对电气控制系统的要求以及经济指标要求。

2.1.2 设计要考虑到日后脱硫系统运行的操作简捷、维修方便，更应考虑新技术新材料，从而提高系统的可靠性，延长使用寿命，提高产品的竞争力。

2.1.3 设计方案要确保控制系统能够安全可靠的运行，应根据生产机械的要求，选用典型环节，将各个环节有机的结合起来，加以补充优化，整合成所需的控制电路。

2.1.4 在做电气控制设计时应当考虑与机械设计相互协调配合。

2.1.5 科技进步和设备发展都很快速，所以在控制系统的设计过程中应该充分考虑生产的发展和工艺改进的可能性，并留有一定的余量。

2.2 电气控制系统设计步骤

2.2.1 拟定设计任务书，根据工程的实际情况和要求签订技术协议，作为设计的依剧以及工程结束时验收的标准。

2.2.2 根据工艺要求选择电动机，主要考虑其类型、结构形式、容量、额定电压与额定转速。

2.2.3 确定电力拖动方案，根据相应的生产工艺的要求确定电动机的类型数量；根据电机的容量和负载特性考虑其启动方式；根据电动机的工作制决定是否需要设置过载保护或过电流控制措施以及必要的联锁。

2.2.4 根据电动机的启停、调节、保护要求和工艺的要求选择控制方式，如继电接触器控制、PLC控制、DCS分散控制、计算机网络控制等。

2.2.5 根据工艺要求设置短路保护、位置保护、过电压电流保护及其他必要的电气保护。

2.2.6 选择控制系统用的优质元器件并编制出明细表

2.2.7 设计电气设备的施工图

2.2.8 编制设计说明书和使用说明书

3 电气控制系统的运行和管理

在脱硫系统中，电动机和线路由配电屏分配供电，然后通过硬接线或者RS485通信等方式将电气设备和生产现场的设备工作状况上传到DCS系统，然后在DCS系统处理器中进行计算分析，根据预设的工艺流程或者人工指令，发出动作指令，来实现对这个工艺系统的控制。

在整个脱硫工艺系统中涉及到工艺、电气、热控等多个专业和卸料、石灰石制浆、石膏脱水、脱硫岛脱硫、废水处理等多个子系统，所以在电气控制系统运行时，应分专业分区域相互配合控制，这样可以避免误操作，也能更好的发挥各专业技术员的能力，同时将风险降到最低，一部分设备故障时可以及时切除，避免对其他设备的影响。

总结

电气控制系统凭借着快速、安全、可靠、节能增效等优点在环保行业里发挥重要的作用，提高了整个行业的自动化水平和管理运行的水平，同时也为企业节约了人力、管理、运行、维护成本。伴随着电力电子技术、通信技术、计算机技术的快步发展以及长期运行管理获得的实践经验将促使电气控制系统的进一步发展，在不久的未来，必将为环保事业为其他行业和领域创造更多的社会、经济效益。

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