冷庫的電氣設計x

7/7冷庫的電氣設計筆者曾于一九九八年參觀了、等地的各類冷庫，總體上說北方冷庫大部分年代久遠，存在過剩狀況，投資建設萬噸級大規(guī)模冷庫的幾乎沒有了，而在南方，中小型冷庫即百噸、千噸級冷庫數(shù)量反而有所增長。但與國外經濟發(fā)達國家相比，無論觀念上還是設備配置上均有很大差距。國外經濟發(fā)達國家很少建多層冷庫，一般為單層庫，目的是為了縮短運貨時間，月臺為封閉式月臺，以防止冷藏鏈斷開，影響貨物（特別是食品）的質量，庫房部自動化程度高，貨架可調，制冷機組與冷間一對一設置，便于溫度控制。而在國，由于占地限制、冷藏車規(guī)格不統(tǒng)一和國自控產品質量較差等等因素的制約，冷庫多為多層結構、敞開式月臺、設備以手動和半自動控制為主。以下將圍繞新出版的《冷庫設計規(guī)》GB50072－2001（以下簡稱新規(guī)）談談自己對冷庫電氣設計的體會和一些個人的看法。一.氨機房環(huán)境歸類氨氣屬弱腐蝕性介質，比空氣輕，當大氣相對濕度較高時對電氣設備與管線有明顯的腐蝕。氨氣的爆炸極限為15.5%~27%。根據(jù)《爆炸和火災危險環(huán)境電力裝置設計規(guī)》GB50058－92中的第2.2.1條，氨機房的爆炸性氣體環(huán)境危險區(qū)域劃分為2區(qū)，另根據(jù)《建筑設計防火規(guī)》GBJ16-87中的第3.1.1條，氨機房的火災危險性分類為乙類。因而在氨機房的設計中要考慮機房的通風和設備的防腐防爆。二.氨機房電氣設備的布置氨機房控制室的設置，在新規(guī)中是作為減少工人接觸噪聲時間的措施之一，并在第4.7.4條的條文說明中指出，控制室應視作氨機房本身的一個組成部分，筆者認為這種提法欠妥。因為新規(guī)第7.2.2條中提到在正常運行中會產生火花的動力啟動控制設備不應布置在氨機房中，按照新規(guī)的上述解釋，這些啟動設備就必須在控制室以外的房間設置，從實際工藝操作和維護的角度上看顯然不合理，并給設計造成了困難?？刂剖覒曌靼睓C房不可缺少的附屬用房，它在氨機房電氣設備的防腐防爆中所起的作用不可低估，與氨機房的工藝要求也密切相關，它不能簡單地歸屬于氨機房疇，也不能獨立于氨機房而存在。《建筑設計防火規(guī)》GBJ16-87中第3.4.9條規(guī)定乙類廠房的分控制室可毗鄰外墻設置，并應用耐火極限不低于3h的非燃燒體墻與其它部分隔開，第3.2.7條與相應條文說明中也指出氨機房的配電所為觀察設備、儀表運轉情況，允許在配電所的防火墻上設置非燃燒體的密封固定窗。筆者認為氨氣是一種具有強烈刺激性氣味的氣體，泄漏時易被發(fā)現(xiàn)，一般聚集于機房上部，而機房通風狀態(tài)良好，有人值班，當機房設置氨氣濃度測量裝置使空氣中氨氣最高濃度不超過爆炸下限值10%時，氨機房也可劃為非爆炸危險區(qū)域(詳《爆炸和火災危險環(huán)境電力裝置設計規(guī)》GB50058-92中第2.2.2條規(guī)定)。結合上述規(guī)規(guī)定和工藝上觀察與操作方面的要求，筆者一般將氨機房控制室設在氨機房和變配電房之間，以達到操作與配線方便的目的，室設有直通室外的疏散門，在控制室與氨機房之間的防火墻上設置非燃燒體的密封固定觀察窗以與開向氨機房的帶自閉器的防火門。氨機房除必須就地安裝的電氣設備(如照明燈具、液位計、壓力表、斷水繼電器和氨機緊急停車按鈕)外，其余動力控制啟動設備、燈具開關、呼叫設備與銅接點易受氨氣腐蝕的溫度遙測、記錄儀表等均設在控制室。這樣既便于設備維護，也滿足了工藝對氨機房操作上的要求。三.負荷等級新規(guī)考慮到降低停電時的經濟損失，對于公稱體積超過2500m3的冷庫均要求按二級負荷供電，自備電源必須滿足冷庫保溫的需要。氨機房防爆事故排風機、電梯、消防水泵等等均歸屬于冷庫的二級負荷。且電梯與消防水泵不應與其它負荷共用同一路電源。此外還規(guī)定，當冷庫采用雙電源供電時，消防水泵應雙路供電，末端自投，在這點上筆者有不同看法。冷庫常采用自備發(fā)電機作為二級負荷的備用電源。根據(jù)供電部門的規(guī)定，由供電局單一電源供電，另有自備發(fā)電機作為備用電源者，均稱為雙電源用戶。因此，采用自備發(fā)電機作為備用電源的冷庫，消防泵均得采用末端電源自投，盡管提高了消防泵供電線路的可靠性，但對于電源末端互投量不多的冷庫工程，既增加了配電系統(tǒng)的復雜程度，也造成配電回路、配電設備與建筑面積上的浪費。冷庫由于種種客觀因素的限制，一般不超過24米，為單、多層工業(yè)建筑，冷庫不存在一級負荷。根據(jù)《民用建筑電氣設計規(guī)》JGJ/T16-92以與《建筑設計防火規(guī)》GBJ16-87中的相應規(guī)定與條文說明，對這類型建筑的消防用電設備僅要求采用單獨的供電回路，自成體系，當火災發(fā)生時切斷生產、生活用電后，仍能保證消防用電。所以本人認為，冷庫消防水泵采用單獨回路供電就可以了。新規(guī)在這點上并未作詳細解釋，也許編制者有其它方面的考慮。四.冷庫照明與線路敷設冷庫建筑與其它建筑的不同主要體現(xiàn)在設備房和冷間，設備房是冷庫的中樞。停電保溫時除一部分氨機停機外，其余設備幾乎都處于運行投入狀態(tài)，所以設備房照明應按二級負荷考慮。而且設備房在停電時要進行倒閘操作和閥門操作，需適當設置自帶電池的燈具，應急時間不少于30min。氨機房層高較高，照度為50~75Lx，新規(guī)要求采用防爆熒光燈，操作平臺處可選擇防爆白熾燈。氨機房照明線路采用截面不小于1.5m2的銅芯絕緣電線，根據(jù)以往腐蝕性環(huán)境中線路敷設經驗，一般不采用暗配線，而是穿鋼管明敷，這樣便于管線維護。冷庫冷間低溫潮濕，照度要求不低于20LX，采用防潮型白熾燈具，外殼防護等級為IP54。由于目前國冷庫冷間自動化程度不高，工作人員在融霜與堆貨時有觸與燈具的可能，為了提高人身安全，也為了不影響貨物的質量，冷間燈具必須加防護罩，且應布置在頂排管的兩側。冷間燈具控制開關集中裝于該冷間門外遠離門口的干燥場所，以避開進出貨時外空氣冷熱交換而產生的凝水。由于橡皮絕緣電線電纜耐低溫性能好，溫度低于0℃的冷間電氣線路必須采用銅芯耐低溫橡皮絕緣電纜明敷，濕度高于0℃的冷間，如果線路明敷設，可采用銅芯全塑電纜，如果穿管暗敷，必須采用銅芯橡皮絕緣電線，穿線管兩端要密封。五.SELV回路在冷庫中的應用冷庫冷間與一般的潮濕環(huán)境不同，溫度低于0℃的冷間，部金屬構件如頂排管、支架等等容易結霜，溫度高于0℃的冷間由于貯存品種的要求往往濕度較高容易凝水，而且還不能完全保證工人工作時不觸與燈具，所以這種場所應屬于有特殊觸電危險的用電場所。新規(guī)參照《工業(yè)企業(yè)照明設計標準》GB50034中第7.0.2條規(guī)定冷間燈具安裝高度等于或低于2.2米時，應采用AC24V安全電壓（SELV）供電，筆者還是建議這種場所照明均采用AC24V電壓供電為妥。SELV回路IEC標準中對它的全稱尚無定論，這里暫且稱為安全特低電壓回路，它是電源隔離回路中的一種。電源隔離常用在電擊危險性大的潮濕場所，與IT系統(tǒng)相似，易混淆。它與IT系統(tǒng)不同之處主要在于回路中設備的外殼不接地，其原因有二，一是為了減少觸電機會（如圖一），設備接地后假如回路中有一相碰殼，這時只要操作人員無意中接觸到另一相就會造成觸電；二是為了避免高電位的引入。電源隔離回路僅要求在有多臺設備時設備之間作不接地的等電位聯(lián)結，以防止兩臺設備不同相碰殼時造成的觸電危險。由于電源隔離回路不要求保證供電的不間斷，故也不必像IT系統(tǒng)那樣裝設絕緣監(jiān)察器。在我國，電氣產品的額定值在干燥場所規(guī)定為36V，潮濕場所為24V，水下為12V與6V，所以像冷庫冷間這樣的場所采用24伏電壓供電是十分必要的。新規(guī)中將采用的24V電壓稱為安全電壓，既然是安全電壓，其電源（包括變壓器）就必須符合安全電源的要求。只有采用雙重絕緣或有接地金屬屏蔽層的安全變壓器，才能符合安全電源的要求，這在《民用建筑電氣設計規(guī)》JGJ/T16-92中第14.3.9條已有規(guī)定，同時還必須滿足第14.3.5要求，即SELV回路與回路上設備外露可導電部分禁止直接或間接接地，這點上與新規(guī)中規(guī)定的燈具金屬外殼均應接保護線（PE線）有矛盾。采用SELV回路，除要求采用防直接接觸帶電體的保護措施外，還要求回路和用電設備導電外殼與有接地設備與金屬構件之間的絕緣性能要好，在冷庫冷間這樣的特殊環(huán)境中要做到比較困難。這問題還有待解決。目前，也有些地方采用普通變壓器以獲得50V以下的電壓，但這種回路已不能稱為安全超低壓回路，可以看成是“功能性超低壓回路”，在IEC標準中，將它稱為PELV回路。它需要采用其它措施來保證用電安全（如圖二），它要求變壓器二次側應進行接地，且一次側應裝設具有自動切斷電源的保護，這樣當回路中一相碰殼時會形成短路，由一次側保護電器切斷電源。在實際運用中，筆者還是認為冷間采用功能性超低壓供電比較容易實現(xiàn)，應該是可行的，但是這與新規(guī)要求不一致。六.其它1.冷庫的呼叫系統(tǒng)冷庫的呼叫系統(tǒng)是為了防止人員被誤關在冷間而設置的，其控制原理包括呼叫、呼叫確認、呼叫回應和呼叫解除幾個部分，由于篇幅所限，就不多做說明。新規(guī)中沒有要求冷庫必需裝設呼叫系統(tǒng)。由于現(xiàn)在的冷藏門有較大改進，在庫可以方便地將門開啟，因而設計人員可根據(jù)需要進行設計。但如果有安裝呼叫系統(tǒng)，冷間門上方要設置常明燈。2.貨梯電源工程建設標準強制性條文的房屋建筑部分第3-5-1頁規(guī)定電梯電源應專用，機房照明電源與電梯電源分開。因此筆者按負荷的重要性，將貨梯主機電源和橋箱的照明、報警、通風電源，歸為電梯電源從變配電所低壓配電屏單獨引出電源，貨梯機房照明、空調、插座電源和井道插座、照明電源另從照明回路引出。其它方面諸如氨機房防爆事故排風機過載保護宜作用于信號而非斷開主回路，閣樓層不得裝設電氣線路，控制室應設消火栓信號報警裝置等等在新規(guī)中已有詳細說明，這里不多敘述。冷庫是一種“麻雀雖小，五臟俱全”的項目，技術上還有許多有待完善的地方。希望能有更多的專家和設計師能介入冷庫技術的研究中，使我國的冷庫技術盡快