工業(yè)電氣設(shè)計(jì)涉及冶金、注塑，化工環(huán)保，醫(yī)藥食品，市政，非標(biāo)機(jī)械等領(lǐng)域；為加快我們工業(yè)大國(guó)轉(zhuǎn)變工業(yè)強(qiáng)國(guó)，提高產(chǎn)能，節(jié)能降排，環(huán)保零排放，全面深化設(shè)計(jì)，文明安全施工用電。工業(yè)電氣顯得非常重要，非常迫切，因此本文結(jié)合工業(yè)電氣設(shè)計(jì)和施工中出現(xiàn)的一些電氣問(wèn)題，現(xiàn)給出一些幾點(diǎn)意見，歡迎大家批評(píng)指正。
1、設(shè)計(jì)原則
①必須準(zhǔn)守國(guó)家和行業(yè)有關(guān)標(biāo)準(zhǔn)。
②滿足使用功能并留有一定裕量?；る姎庠O(shè)計(jì)應(yīng)該以化工廠使用功能，工藝要求，合同為依據(jù)，按照配套設(shè)備的位置，耗電量，安全等級(jí)，防爆等級(jí)等決定電路布置。最終系統(tǒng)應(yīng)按設(shè)計(jì)要求全面投運(yùn)，首尾銜接問(wèn)題連續(xù)運(yùn)行并正點(diǎn)到達(dá)。
③操作簡(jiǎn)單，方便，后期維護(hù)費(fèi)用少。
④節(jié)約效能。電氣設(shè)計(jì)前途通過(guò)綜合工藝要求，做出設(shè)計(jì)方案，綜合考慮選擇最優(yōu)方案，既要滿足設(shè)計(jì)又能節(jié)約電能。如大功率電機(jī)啟動(dòng)運(yùn)行則要考慮啟動(dòng)電流對(duì)電網(wǎng)的影響，一般的需要星三角啟動(dòng)，軟啟動(dòng)器或加變頻器。
⑤公用工程用電的設(shè)計(jì)。公用工程包括通風(fēng)與空調(diào)，消防用水，照明(應(yīng)急照明)，臨時(shí)用電等，輔助于工業(yè)工程生產(chǎn)的工程。與各相關(guān)專業(yè)做好溝通工作，及時(shí)落實(shí)電氣設(shè)計(jì)任務(wù)要求。
2、化工企業(yè)電氣設(shè)計(jì)中的問(wèn)題
①電氣設(shè)計(jì)必須按照相關(guān)規(guī)范進(jìn)行設(shè)計(jì)。
a、用電負(fù)荷的計(jì)算，用電負(fù)荷包括參與生產(chǎn)各個(gè)電氣(電氣，閥門，儀表)負(fù)荷和公用工程用電負(fù)荷。一般的一個(gè)生產(chǎn)車間用電設(shè)計(jì)負(fù)荷電流在4000A/380V。重要主控設(shè)備需按兩路市電供應(yīng)，一用一備；重要PLC柜體增加UPS裝置(Uninterruptible Power System不間斷電源)
b、柜內(nèi)ABC相線絕緣層分別為黃，綠，紅，保護(hù)接地絕緣層為黃綠雙色，中性線絕緣層為淡藍(lán)色；
c、電流互感器二次測(cè)無(wú)開路，電壓互感器二次測(cè)無(wú)短路現(xiàn)象
d、變頻器，PLC等電氣元件安裝在潔凈無(wú)塵環(huán)境的配電柜內(nèi)，室內(nèi)溫度宜為10-40℃，且安裝排風(fēng)散熱扇。有條件的需加裝空調(diào)。
e、臨時(shí)用電應(yīng)編寫臨時(shí)用電施工方案。不得亂拉電線。臨時(shí)用電工程專用的電源中性點(diǎn)直接接地的220V/380V三相四線制低壓電力系統(tǒng)，必須負(fù)荷下列規(guī)定：采用三級(jí)配電系統(tǒng)，采用TN-S接零保護(hù)系統(tǒng)，采用二級(jí)漏電保護(hù)系統(tǒng)。
②外部開關(guān)量信號(hào)宜轉(zhuǎn)變?yōu)橹绷?4V信號(hào)，防止產(chǎn)生觸電事故。
③設(shè)定參數(shù)，依據(jù)圖紙和現(xiàn)場(chǎng)對(duì)應(yīng)的實(shí)物和產(chǎn)品說(shuō)明書設(shè)定參數(shù)，
a、變頻器的參數(shù)的電機(jī)參數(shù)需要結(jié)合現(xiàn)場(chǎng)電機(jī)的銘牌(額定電壓，額定電流，額定轉(zhuǎn)速)來(lái)設(shè)定，啟停方式和頻率設(shè)定方式由設(shè)計(jì)圖紙確定。
b、各種工藝儀表的參數(shù)設(shè)定。例如:
◆超聲波液位計(jì)需要結(jié)合現(xiàn)場(chǎng)實(shí)際液位來(lái)標(biāo)定;
◆渦輪流量計(jì)根據(jù)壓力，管徑等標(biāo)定K系數(shù)；
◆明渠流量計(jì)要依據(jù)現(xiàn)場(chǎng)槽型和流量探頭安裝高度，最大測(cè)量值等設(shè)定參數(shù);
◆電導(dǎo)表根據(jù)電導(dǎo)探頭精度來(lái)設(shè)定相應(yīng)參數(shù)。
④化工廠用電分為工業(yè)電氣和建筑電氣。
a、建筑電氣一般為照明(包括應(yīng)急照明)和插座(包括空調(diào)插座)，防雷，視頻監(jiān)控等，用電負(fù)荷小，用電等級(jí)為220VAC居多，辦公室內(nèi)為暗埋箱體為PZ30，一般辦公樓設(shè)計(jì)容量380V,600A;
b、工業(yè)電氣一般為電機(jī)，閥門，工藝儀表等，電壓等級(jí)為10KVAC，380VAC，220VAC,DC24V,其中以220VAC居多，高壓10KV柜型有KYN28-12,低壓柜柜型有GGD,MNS,GCK,XL-21等，用電量大,一般一個(gè)車間設(shè)計(jì)容量380VAC，5000A。
⑤電氣線管的輻射方式問(wèn)題。
a、場(chǎng)地允許，電纜過(guò)多時(shí)優(yōu)先選擇地溝埋設(shè)方式；地溝溝底設(shè)置坡度5%，每隔20-30米，設(shè)置一集水井。
b、線纜多時(shí)采用橋架輻射，則考慮電氣橋架在氣體管道和熱力管道下方及液體管道的上方，當(dāng)不能滿足時(shí)，應(yīng)采取防水，隔熱措施；線少時(shí)則采用導(dǎo)管敷設(shè)，金屬導(dǎo)管一般采用螺紋連接，連接處兩端熔焊焊接保護(hù)聯(lián)結(jié)導(dǎo)體。
⑥生產(chǎn)設(shè)備沒有接地或接地不可靠
藥廠藥粉提取生產(chǎn)轉(zhuǎn)移計(jì)量包裝存儲(chǔ)過(guò)程中粉塵流動(dòng)摩擦易產(chǎn)生靜電，為易燃易爆車間，柜體為防爆柜體，對(duì)接地要求更高。
例藥廠潔凈區(qū)管道的法蘭連接處需跨接地線，地線一般為4mm2銅線；鋼鐵企業(yè)則要求電機(jī)，閥門底線與配電鍍鋅導(dǎo)管做好接地，管道法蘭處則不用接地連接。儲(chǔ)罐，反應(yīng)釜等靜設(shè)備一般采用鍍鋅扁鐵搭接焊接。
電源重復(fù)接地、防雷接地、弱電接地共用接地極，要求接地電阻R≤4歐,若不符要求須做人工接地極。
⑦配電室防火設(shè)計(jì)不當(dāng)
未對(duì)配電室進(jìn)行防火設(shè)計(jì)，降低了配電室的安全防火性。此外，配電室防火設(shè)計(jì)指出：配電室必須設(shè)置足夠數(shù)量的門，但實(shí)際工程中并沒有做到，比如設(shè)計(jì)規(guī)范要求配電室必須設(shè)計(jì)兩道門，實(shí)際只設(shè)計(jì)了一道門；要求防火泥對(duì)電氣空洞封堵用，沒有設(shè)置等等。
⑧車間宜預(yù)留設(shè)備檢修電源，檢修電源采用5孔和3孔工業(yè)插座，方便后期設(shè)備維修。
3、電氣設(shè)計(jì)和施工中的問(wèn)題分析及解決措施
①專業(yè)知識(shí)不足
化工企業(yè)的電氣設(shè)計(jì)涉及到多個(gè)專業(yè)的知識(shí)，因此設(shè)計(jì)單位或者參與電氣設(shè)計(jì)施工人員必須具備多個(gè)專業(yè)的知識(shí)，設(shè)計(jì)人員必須學(xué)好電氣設(shè)計(jì)相關(guān)規(guī)范，同時(shí)提升自己的職業(yè)素養(yǎng)。
措施：多掌握一些相關(guān)專業(yè)的知識(shí)儲(chǔ)備例如：自控PLC編寫，工藝PID圖。儀表安裝位置與測(cè)量誤差的關(guān)系。
②電氣設(shè)計(jì)缺乏項(xiàng)目現(xiàn)場(chǎng)經(jīng)驗(yàn)
現(xiàn)實(shí)電氣設(shè)計(jì)或電氣工程師往往有扎實(shí)的理論知識(shí)，制圖能力很強(qiáng)，實(shí)際現(xiàn)場(chǎng)能力卻較弱，因此項(xiàng)目電氣設(shè)計(jì)不但要有扎實(shí)的理論，還要有豐富的項(xiàng)目現(xiàn)場(chǎng)能力。
措施：走出去，多看看現(xiàn)場(chǎng)一切從實(shí)際出發(fā)；走回來(lái)，完善設(shè)計(jì)和施工總結(jié)經(jīng)驗(yàn)。
③化工企業(yè)電氣設(shè)計(jì)需要團(tuán)隊(duì)合作
工程設(shè)計(jì)需要豐富的現(xiàn)場(chǎng)經(jīng)驗(yàn)做基礎(chǔ)，設(shè)計(jì)人員只具備理論知識(shí)是無(wú)法成功完成設(shè)計(jì)的。因?yàn)殡姎庠O(shè)計(jì)需要的知識(shí)面廣，需要工程設(shè)計(jì)實(shí)際經(jīng)驗(yàn)多，各設(shè)計(jì)人員分工合作，使電氣設(shè)計(jì)團(tuán)隊(duì)一個(gè)有機(jī)體。
④成立設(shè)計(jì)班組
統(tǒng)籌協(xié)調(diào)工藝流程，做電氣設(shè)計(jì)任務(wù)節(jié)點(diǎn)表。一般前期做好與甲方溝通，設(shè)計(jì)電氣總平面圖，抓重點(diǎn)；后期對(duì)每一個(gè)子分項(xiàng)，車間展開設(shè)計(jì)，抓細(xì)節(jié)。
⑤可借鑒的國(guó)外或國(guó)內(nèi)同行先進(jìn)的寶貴經(jīng)驗(yàn)
例如：合理使用專業(yè)軟件，用專用的計(jì)算機(jī)軟件進(jìn)行電纜統(tǒng)計(jì)、敷設(shè)電纜走向等提高了電氣設(shè)計(jì)效率；將設(shè)計(jì)零部件建立電氣元器件庫(kù)(目前常用軟件的CAD,EPLN，Matlbla),自控專業(yè)有博圖，Wincc,Intouch,組態(tài)王等。
⑥施工隊(duì)專業(yè)性強(qiáng)，但看不懂圖紙
措施：施工前做好依據(jù)圖紙，和設(shè)計(jì)人員圖紙會(huì)審；設(shè)計(jì)人員向現(xiàn)場(chǎng)施工班組長(zhǎng)進(jìn)行施工設(shè)計(jì)交底和安全交底，施工班組長(zhǎng)向現(xiàn)場(chǎng)施工人員進(jìn)行設(shè)計(jì)交底；項(xiàng)目部進(jìn)行施工組織設(shè)計(jì)，制定項(xiàng)目進(jìn)度計(jì)劃表；超過(guò)一定規(guī)模的危大工程需要組織專家會(huì)審。保質(zhì)保量完成任務(wù)。
⑦施工電氣人員素質(zhì)要求
電氣施工是特殊工種，必須通過(guò)國(guó)家有關(guān)部門考試，考試合格，持證上崗。
4、結(jié)束語(yǔ)
筆者結(jié)合多年化工廠設(shè)計(jì)并多年項(xiàng)目經(jīng)驗(yàn)，闡述了電氣設(shè)計(jì)遇到的各種問(wèn)題，總結(jié)了一些經(jīng)驗(yàn)，提高了自己設(shè)計(jì)水平和單位的設(shè)計(jì)施工水平。歡迎大家指正。
5、電氣設(shè)計(jì)參考規(guī)范
《供配電系統(tǒng)設(shè)計(jì)規(guī)范》GB 50052-2009
《低壓配電設(shè)計(jì)規(guī)范》GB50054-2011
《通用用電設(shè)備配電設(shè)計(jì)規(guī)范》GB50055-2011
《國(guó)家二級(jí)建造師機(jī)電工程管理與實(shí)務(wù)》2020
作者：高武(電氣工程師，國(guó)家二級(jí)機(jī)電建造師。11年工業(yè)電氣設(shè)計(jì)經(jīng)驗(yàn)，研究方向工業(yè)電氣設(shè)計(jì)和智能機(jī)器人，已發(fā)表多篇專業(yè)文章)、李曉辰(電氣工程師，8年設(shè)備維修經(jīng)驗(yàn)，4年電氣與工業(yè)機(jī)器人項(xiàng)目導(dǎo)入經(jīng)驗(yàn))
