仪表供电供气系统设计.pptx

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,过程控制工程设计,10仪表供电、供气系统设计,101仪表供电系统设计102仪表供气系统的设计,过程控制工程设计,自动控制系统工作时，需要能源为其提供能量。

能源质量是自动控制系统正常工作的保证，能源质量的好坏直接影响自动控制系统的控制质量，因此能源系统的设计是非常重要的。

自动控制系统的能源可分为：

电源、气源和液压源。

其中用的最多的是电源和气源。

电源是为电动仪表提供能量，气源为气动仪表提供能量。

一般来说一个工程既有电动仪表，也有气动仪表（例如气动薄膜调节阀），因此两种能量都会用到。

比较小的项目中也有可能只使用一种仪表（采用电动仪表和电动执行器或全部采用气动仪表），因此也可能使用一种能量。

过程控制工程设计,10-1仪表供电系统设计,供电系统设计内容包括：

根据生产工艺以及所选用的自动化仪表的具体特点对供电的安全级别、电源交变类型、电压等级、用电量和供电质量提出要求；根据自动化仪表具体配置情况进行配电设计；提供相应的电气设备材料表以备订货采购；如果仪表测量管线采用电伴热，还要进行电伴热设计。

过程控制工程设计,一、仪表供电要求1供电安全级别要求根据用电负荷在生产过程中的重要程度，提出不同的供电可靠性和连续性的要求。

为了确保生产安全必须将负荷分类。

根据国家标准工厂电力设计技术规范中的规定，电力负荷分为三级。

（1）一级一类负荷（保安负荷）。

当企业工作电源突然中断时，可能会发生爆炸、火灾、人身伤亡和关键设备损坏的用电负荷；出现上述情况时，相应的事故处理系统、关键设备的保护系统、工艺中紧急停车设备与操作系统、重要的计算机与控制系统、报警与通讯系统等用电负荷。

化工生产过程中，高温高压设备、中高压蒸汽发生器、各种加热炉、各种反应器和气体发生器、反应器的冷却水泵、聚合反应器阻聚剂输送设备、大型压缩机的润滑油泵等通常是一级一类负荷。

与之相对应的计算机系统、检测仪表和报警联锁系统、自动控制系统以及紧急操作系统也是一级一类负荷。

过程控制工程设计,这一类负荷必须由保安电源（紧急电源）供电。

保安电源（紧急电源）需要由两个相互独立电源提供电力。

两个电源中一个为工作电源，一个为后备电源。

当工作电源发生故障时应当能够及时切换到后备电源供电。

相互独立是指当一个电源发生故障时不至于影响另一个电源供电。

后备电源通常有三种，即蓄电池、柴油发电机组和满足相对独立要求的其他电源。

其中蓄电池可提供直流后备电源，也可通过逆变器提供交流电源；柴油发电机组可提供交流后备电源，也可通过整流设备提供直流后备电源；满足相对独立要求的其他电源通常是电网中通过备用配电装置供电的电源。

注意：

因为市电是一个供电电网，电源的独立性只是相对的、对于特别重要的工序或设备，通常采用几种备用电源以增加安全保护性能。

过程控制工程设计,一级二类负荷（重要负荷）。

当企业工作电源突然中断时，将使企业的产品及原料大量报废，恢复供电之后，又需要很长时间才能恢复生产，可造成重大经济损失的负荷，以及从保安负荷中挑选剩下的重要负荷。

与这类生产单元相对应的测量与控制系统、计算机系统、报警联锁系统，其供电级别与工艺单元供电级别相同。

一级二类负荷应当由两个相互之间无联系的电源供电。

如果两个电源间有联系，在发生任何一种电气故障时，两个电源的任何部分不应同时受到损坏。

二级负荷（次要负荷）。

当企业工作电源突然中断时，企业连续生产过程被打乱，大量产品报废，生产过程需要较长时间才能恢复，可造成较大经济损失的负荷。

连续生产过程中的大部分负荷都可划分在这一级中。

过程控制工程设计,与这类生产单元相对应的测量与控制系统、计算机系统、报警联锁系统，其供电级别与工艺单元供电级别相同。

应当保证当电力变压器或电力线路发生常见故障时不致中断供电。

如果负荷较小或地区供电困难时，也可以采取一路供电。

（4）三级负荷（一般负荷）。

不属于一级、二级负荷的用电负荷。

例如允许停电几个小时而不会造成生产损失的用电负荷、机修等辅助车间、生产主线之外的辅助工序等，这类用电负荷对供电无特殊要求，采用一路供电即可。

过程控制工程设计,2对供电交变类型和电压等级的要求供电交变类型是指所使用的电源是交流电源还是直流电源。

电压级别是指电源电压的大小。

选择什么样的交变类型电源由所使用的仪表所决定。

如果所使用仪表的电源为交流电则应当选择交流电源，如果所使用仪表的电源为直流电则应当选择直流电源。

电压等级要求同样根据仪表要求选择。

一般交流电源仪表的电压为220V，直流电源仪表的电压为24V或48V。

工程实践中，常常是这两种供电要求的仪表共同存在，这时就需要提供两种电源，即220V交流电源和24V直流电源。

有些系列仪表本身就有两种供电型号可选，所以自动化工程当中通常都需要提供这两种电源。

过程控制工程设计,对供电质量的要求供电质量要求是指对电源的电压、频率、电源电压降低、瞬间中断时间、负载能力、纹波系数、波动峰值、电源噪声等多方面的要求。

电动仪表是以电力为动力工作的仪表，电源质量的好坏直接影响仪表的工作质量。

例如电源质量下降可能会造成仪表的精度和灵敏度下降，严重时可能会造成仪表损害，使控制与测量失灵。

自动化工程对电源的要求可以归纳为以下几点。

电源电压允许偏差。

交流电源：

220V10%直流电源：

24V（5+10）48V10%对于电源电压要求较高的自控设备可以采用稳压电源供电。

电源频率：

50Hz1Hz。

过程控制工程设计,电源电压降低及线路电压降在允许范围内。

电源电压降低，主要是电网电压瞬间波动所致，特别是短时电压降低，有可能导致系统误控制动作。

线路电压降，主要是供电线路较远时，当线径选择不当，由线路损失所致。

一般用途的指示记录仪表，电源电压降低或线路电压降应不大于额定电压的25。

对于重要的记录调节仪表及信号报警、联锁系统的电源允许的电压降的数值尚没有统一的规定。

设计时可视具体仪表的电气特性及其所处系统的重要程度，提出相应的压降限制要求。

电源瞬间中断时间要求。

电源中断将会使自动化仪表指示失灵和系统失控，将会给生产带来损失，甚至会造成严重事故。

因此，在设计自动控制系统和信号报警、联锁系统时应当注意有关仪表、设备所允许的最小瞬间中断供电时间。

过程控制工程设计仪表的电源瞬间中断供电时间可参照仪表备用电源的切换时间值进行选取。

日本石油协会规定：

电动回路仪表的允许瞬时中断供电时间一般取5ms，继电器一般取0.55ms。

（5）特殊要求。

某些仪表对交流电源的谐波含量，直流电源电压的纹波有特殊要求，一般规定为交流电源的谐波含量小于5，直流电源的纹波电压小于1。

过程控制工程设计,4仪表的耗电量仪表的耗电量一般按各类仪表用电总和的1.2倍计算。

当考虑备用电源时，可按1.5倍计算。

对于不间断供电装置、蓄电池组的负荷，可按上述耗电量的100考虑。

在工作电源中断而备用的保安电源尚未接替上之间，为了使采用保安电源供电的仪表不间断地获得电力供应，对于起临时保安电源作用的静止型不间断供电装置或蓄电池组所应当维持的工作时间，应当满足下列要求：

与快速自启动保安电源发电设备配合使用时，工作时间应当不小于10min；与无保安电源发电设备或手动启动的保安电源发电设备配合使用时，工作时间按1小时考虑。

过程控制工程设计,二、仪表供电配电设计1供电回路分组按用电负荷的类型、电压等级、用电对象及场所分布进行分组供电。

例如：

按仪表及自动化系统、报警与联锁系统、电伴热保温系统等分别设置供电回路。

还可按“保安负荷”用电和一般工作电源用电分别设置供电回路。

也可按电压等级、交流或直流分组供电。

注意：

一般不允许一类类型用电负荷接入到另一类用电负荷供电回路中。

过程控制工程设计,分组供电的好处：

可保证安全可靠的供电；各供电回路简单明了，回路电压单一专用，可以避免误操作；重要（保安负荷）回路与一般回路，本安回路、联锁回路与一般回路的各用户主次分明，重点突出。

2配电方式根据用电仪表分布情况与用电负荷的大小，仪表供电可分为三级供电、二级供电和一级供电三种供电方式。

1）三级供电方式：

由总供电箱（柜、盘）向各分供电箱（柜、盘）供电，再由各分供电箱（柜、盘），向设置在最底层的各供电箱供电。

应用场合：

三级供电系统一般用于车间多且分散、仪表用电量大（大于10kVA）的大型工程。

过程控制工程设计,2）二级供电方式：

由总供电箱（柜、盘）直接向设置在最底层的各供电箱供电。

应用场合：

二级供电系统一般用于中、小工程，这种工程仪表用电量不是很大（一般在110kVA之间）且仪表分布相对比较集中。

3）所谓一级供电：

就是不设置总供电箱（柜、盘），而是由电源直接向设置在最底层的各供电箱供电。

图101是各种供电方式的示意图。

各级供电箱（柜、盘）和供电回路均应根据设计要求设置相应的开关和保险。

其特性和容量应当符合低压电器配电系统的有关规定。

供电系统配线应按HG2051292仪表配管、配线设计规定有关规定执行。

供电系统接地应当符合HG2051392仪表系统接地设计规定的设计要求。

过程控制工程设计,图101供电方式示意图配电方式可以分为单回路供电、环形回路供电和多回路供电三种，如图102所示。

过程控制工程设计,1,独设置电源开关，并且某个分供电箱（柜、盘）电源开关的闭合与断开不会影响到其他分供电箱（柜、盘）的工作状态。

2）环形回路供电方式属于串联供电，各分供电箱（柜、盘）不可单独设置电源开关，如果设置电源开关，如果某个分供电箱（柜、盘）电源开关断开，整个电源回路就会断开，则其他分供电箱（柜、盘）将不能正常供电。

图102配电方式示意图上述三种配电方式中：

）单回路供电方式属于并联供电，各分供电箱（柜、盘）可以单,过程控制工程设计,无论单回路供电方式还是环形回路供电方式，各分供电箱（柜、盘）的电力负荷都集中在总供电箱（柜、盘）的一对（两个）端子上，如果这对端子出现问题则下面的各个分供电箱（柜、盘）都不能工作。

这两种供电方式在进行电力负荷分配时也不够灵活。

3）多回路供电方式：

是将各个分供电箱（柜、盘）分别接到总供电箱（柜、盘）上的各组端子上，这样既可进行多回路供电，灵活的进行用电负荷的分配，也可以将端子故障（如接触不良、端子损坏等）的影响分散开来。

所以上述三种配电方式中采用最多的为多回路供电方式。

过程控制工程设计,三、仪表供电系统的工程表达1供电箱接线图自动化工程中供电系统的工程表达以供电箱接线图为主要表达方式。

该图要表达出的内容为：

供电箱各端子的编号；连接电缆的型号和规格；连接对象位号；连接对象的型号和规格；所需容量；熔断器容量；从何处接入或接到何处；接入电源的交变类型和电压等级；列出供电系统所用设备（在其他图纸中已经统计过的设备不再列入其中）。

过程控制工程设计,供电箱接线图的绘制方法（以两级供电为例）如下：

在图纸的左面适当位置绘制总供电箱（OSB）的各个端子并按顺序编号；在图纸的右面适当位置绘制各供电回路用电情况表，每行为一个回路，按列从左至右分别为对象位号、名称或型号、需要容量（W）、熔断器容量（A）、引向；用直线将总供电箱端子与下级供电箱或用电设备所对应的用电情况表某行相连，在总供电箱一侧分为两根线接到相应的端子上。

在连接线上标明电缆编号、电缆型号、线芯数量和截面积（注意：

在仪表盘背面电、气接线图中所出现的电缆编号与此处的电缆编号不得重号）；在供电回路用电情况表中对应行上填写上相应内容；列出供电系统设备表（在其他图纸中已经统计过的设备不再列入其中）。

过程控制工程设计图103是一个总供电箱的接线图。

从总供电箱共引出六路电源，分别是给分析器AT-301和AT-302供电、给流量记录累积仪表FRQ-902和FRQ-903供电、给供电箱101SB和l02SB供电。

总供电箱的电源由电气专业的1配电室内2P提供。

供电系统的完整表达还包括供电箱101SB和102SB的接线图，供电箱的接线图与总供电箱接线图相似。

如果采用三级供电系统，则还应当包括分供电箱的接线图。

过程控制工程设计,图103,