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冷庫的電氣設(shè)計(jì)論文
摘要：在國內(nèi)，由于占地限制、冷藏車規(guī)格不統(tǒng)一和國內(nèi)自控產(chǎn)品質(zhì)量較差等等因素的制約，冷庫多為多層結(jié)構(gòu)、敞開式月臺(tái)、設(shè)備以手動(dòng)和半自動(dòng)控制為主。以下將圍繞新出版的《冷庫設(shè)計(jì)規(guī)范》GB50072－2001（以下簡稱新規(guī)范）談?wù)勛约簩?duì)冷庫電氣設(shè)計(jì)的體會(huì)和一些個(gè)人的看法。
關(guān)鍵詞：氨機(jī)房 電氣設(shè)備 SELV回路
筆者曾于一九九八年參觀了上海、大連等地的各類冷庫，總體上說北方冷庫大部分年代久遠(yuǎn)，存在過剩狀況，投資建設(shè)萬噸級(jí)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(jí)冷庫數(shù)量反而有所增長。但與國外經(jīng)濟(jì)發(fā)達(dá)國家相比，無論觀念上還是設(shè)備配置上均有很大差距。國外經(jīng)濟(jì)發(fā)達(dá)國家很少建多層冷庫，一般為單層庫，目的是為了縮短運(yùn)貨時(shí)間，月臺(tái)為封閉式月臺(tái)，以防止冷藏鏈斷開，影響貨物（特別是食品）的質(zhì)量，庫房內(nèi)部自動(dòng)化程度高，貨架可調(diào)，制冷機(jī)組與冷間一對(duì)一設(shè)置，便于溫度控制。而在國內(nèi)，由于占地限制、冷藏車規(guī)格不統(tǒng)一和國內(nèi)自控產(chǎn)品質(zhì)量較差等等因素的制約，冷庫多為多層結(jié)構(gòu)、敞開式月臺(tái)、設(shè)備以手動(dòng)和半自動(dòng)控制為主。以下將圍繞新出版的《冷庫設(shè)計(jì)規(guī)范》GB50072－2001（以下簡稱新規(guī)范）談?wù)勛约簩?duì)冷庫電氣設(shè)計(jì)的體會(huì)和一些個(gè)人的看法。
一.氨機(jī)房環(huán)境歸類
氨氣屬弱腐蝕性介質(zhì)，比空氣輕，當(dāng)大氣相對(duì)濕度較高時(shí)對(duì)電氣設(shè)備及管線有明顯的腐蝕。氨氣的爆炸極限為15.5%~27%。根據(jù)《爆炸和火災(zāi)危險(xiǎn)環(huán)境電力裝置設(shè)計(jì)規(guī)范》GB50058－92中的第2.2.1條，氨機(jī)房的爆炸性氣體環(huán)境危險(xiǎn)區(qū)域劃分為2區(qū)，另根據(jù)《建筑設(shè)計(jì)防火規(guī)范》GBJ16-87中的第3.1.1條，氨機(jī)房的火災(zāi)危險(xiǎn)性分類為乙類。因而在氨機(jī)房的設(shè)計(jì)中要考慮機(jī)房的通風(fēng)和設(shè)備的防腐防爆。
二.氨機(jī)房電氣設(shè)備的布置
氨機(jī)房控制室的設(shè)置，在新規(guī)范中是作為減少工人接觸噪聲時(shí)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(yīng)視作氨機(jī)房本身的一個(gè)組成部分，筆者認(rèn)為這種提法欠妥。因?yàn)樾乱?guī)范第7.2.2條中提到在正常運(yùn)行中會(huì)產(chǎn)生火花的動(dòng)力啟動(dòng)控制設(shè)備不應(yīng)布置在氨機(jī)房中，按照新規(guī)范的上述解釋，這些啟動(dòng)設(shè)備就必須在控制室以外的房間設(shè)置，從實(shí)際工藝操作和維護(hù)的角度上看顯然不合理，并給設(shè)計(jì)造成了困難�？刂剖覒�(yīng)視作氨機(jī)房不可缺少的附屬用房，它在氨機(jī)房電氣設(shè)備的防腐防爆中所起的作用不可低估，與氨機(jī)房的工藝要求也密切相關(guān)，它不能簡單地歸屬于氨機(jī)房范疇，也不能獨(dú)立于氨機(jī)房而存在。
《建筑設(shè)計(jì)防火規(guī)范》GBJ16-87中第3.4.9條規(guī)定乙類廠房的分控制室可毗鄰?fù)鈮υO(shè)置，并應(yīng)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條及相應(yīng)條文說明中也指出氨機(jī)房的配電所為觀察設(shè)備、儀表運(yùn)轉(zhuǎn)情況，允許在配電所的防火墻上設(shè)置非燃燒體的密封固定窗。筆者認(rèn)為氨氣是一種具有強(qiáng)烈刺激性氣味的氣體，泄漏時(shí)易被發(fā)現(xiàn)，一般聚集于機(jī)房上部，而機(jī)房通風(fēng)狀態(tài)良好，有人值班，當(dāng)機(jī)房內(nèi)設(shè)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(shí)，氨機(jī)房也可劃為非爆炸危險(xiǎn)區(qū)域(詳《爆炸和火災(zāi)危險(xiǎn)環(huán)境電力裝置設(shè)計(jì)規(guī)范》GB50058-92中第2.2.2條規(guī)定) 。結(jié)合上述規(guī)范規(guī)定和工藝上觀察與操作方面的要求，筆者一般將氨機(jī)房控制室設(shè)在氨機(jī)房和變配電房之間，以達(dá)到操作與配線方便的目的，室內(nèi)設(shè)有直通室外的疏散門，在控制室與氨機(jī)房之間的防火墻上設(shè)置非燃燒體的密封固定觀察窗以及開向氨機(jī)房的帶自閉器的防火門。氨機(jī)房內(nèi)除必須就地安裝的電氣設(shè)備(如照明燈具、液位計(jì)、壓力表、斷水繼電器和氨機(jī)緊急停車按鈕)外，其余動(dòng)力控制啟動(dòng)設(shè)備、燈具開關(guān)、呼叫設(shè)備及銅接點(diǎn)易受氨氣腐蝕的溫度遙測、記錄儀表等均設(shè)在控制室內(nèi)。這樣既便于設(shè)備維護(hù)，也滿足了工藝對(duì)氨機(jī)房操作上的要求。
三.負(fù)荷等級(jí)
新規(guī)范考慮到降低停電時(shí)的經(jīng)濟(jì)損失，對(duì)于公稱體積超過2500m3的冷庫均要求按二級(jí)負(fù)荷供電，自備電源必須滿足冷庫保溫的需要。氨機(jī)房防爆事故排風(fēng)機(jī)、電梯、消防水泵等等均歸屬于冷庫的二級(jí)負(fù)荷。且電梯與消防水泵不應(yīng)與其它負(fù)荷共用同一路電源。此外還規(guī)定，當(dāng)冷庫采用雙電源供電時(shí)，消防水泵應(yīng)雙路供電，末端自投，在這點(diǎn)上筆者有不同看法。
冷庫常采用自備發(fā)電機(jī)作為二級(jí)負(fù)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(jī)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(jī)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(duì)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(fù)雜程度，也造成配電回路、配電設(shè)備及建筑面積上的浪費(fèi)。
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，冷庫內(nèi)不存在一級(jí)負(fù)荷。根據(jù)《民用建筑電氣設(shè)計(jì)規(guī)范》JGJ/T16-92以及《建筑設(shè)計(jì)防火規(guī)范》GBJ16-87中的相應(yīng)規(guī)定及條文說明，對(duì)這類型建筑的消防用電設(shè)備僅要求采用單獨(dú)的供電回路，自成體系，當(dāng)火災(zāi)發(fā)生時(shí)切斷生產(chǎn)、生活用電后，仍能保證消防用電。所以本人認(rèn)為，冷庫消防水泵采用單獨(dú)回路供電就可以了。新規(guī)范在這點(diǎn)上并未作詳細(xì)解釋，也許編制者有其它方面的考慮。
四.冷庫照明及線路敷設(shè)
冷庫建筑與其它建筑的不同主要體現(xiàn)在設(shè)備房和冷間，設(shè)備房是冷庫的中樞。停電保溫時(shí)除一部分氨機(jī)停機(jī)外，其余設(shè)備幾乎都處于運(yùn)行投入狀態(tài)，所以設(shè)備房照明應(yīng)按二級(jí)負(fù)荷考慮。而且設(shè)備房在停電時(shí)要進(jìn)行倒閘操作和閥門操作，需適當(dāng)設(shè)置自帶電池的燈具，應(yīng)急時(shí)間不少于30min。氨機(jī)房層高較高，照度為50~75Lx，新規(guī)范要求采用防爆熒光燈，操作平臺(tái)處可選擇防爆白熾燈。氨機(jī)房內(nèi)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(shè)經(jīng)驗(yàn)，一般不采用暗配線，而是穿鋼管明敷，這樣便于管線維護(hù)。
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(hù)等級(jí)為IP54。由于目前國內(nèi)冷庫冷間內(nèi)自動(dòng)化程度不高，工作人員在融霜及堆貨時(shí)有觸及燈具的可能，為了提高人身安全，也為了不影響貨物的質(zhì)量，冷間內(nèi)燈具必須加防護(hù)罩，且應(yīng)布置在頂排管的兩側(cè)。冷間內(nèi)燈具控制開關(guān)集中裝于該冷間門外遠(yuǎn)離門口的干燥場所，以避開進(jìn)出貨時(shí)內(nèi)外空氣冷熱交換而產(chǎn)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℃的冷間內(nèi)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(shè)，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(yīng)用
冷庫冷間與一般的潮濕環(huán)境不同，溫度低于0℃的冷間，內(nèi)部金屬構(gòu)件如頂排管、支架等等容易結(jié)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(shí)不觸及燈具，所以這種場所應(yīng)屬于有特殊觸電危險(xiǎn)的用電場所。新規(guī)范參照《工業(yè)企業(yè)照明設(shè)計(jì)標(biāo)準(zhǔn)》GB50034中第7.0.2條規(guī)定冷間內(nèi)燈具安裝高度等于或低于2.2米時(shí)，應(yīng)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(biāo)準(zhǔn)中對(duì)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(xiǎn)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(shè)備的外殼不接地，其原因有二，一是為了減少觸電機(jī)會(huì)，設(shè)備接地后假如回路中有一相碰殼，這時(shí)只要操作人員無意中接觸到另一相就會(huì)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(tái)設(shè)備時(shí)設(shè)備之間作不接地的等電位聯(lián)結(jié)，以防止兩臺(tái)設(shè)備不同相碰殼時(shí)造成的觸電危險(xiǎn)。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(shè)絕緣監(jiān)察器。在我國，電氣產(chǎn)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及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)范中將采用的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(shè)計(jì)規(guī)范》JGJ/T16-92中第14.3.9條已有規(guī)定，同時(shí)還必須滿足第14.3.5要求，即SELV回路及回路上設(shè)備外露可導(dǎo)電部分禁止直接或間接接地，這點(diǎn)上與新規(guī)范中規(guī)定的燈具金屬外殼均應(yīng)接保護(hù)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(hù)措施外，還要求回路和用電設(shè)備導(dǎo)電外殼與有接地設(shè)備及金屬構(gòu)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(biāo)準(zhǔn)中，將它稱為PELV回路。它需要采用其它措施來保證用電安全，它要求變壓器二次側(cè)應(yīng)進(jìn)行接地，且一次側(cè)應(yīng)裝設(shè)具有自動(dòng)切斷電源的保護(hù)，這樣當(dāng)回路中一相碰殼時(shí)會(huì)形成短路，由一次側(cè)保護(hù)電器切斷電源。在實(shí)際運(yùn)用中，筆者還是認(rèn)為冷間內(nèi)采用功能性超低壓供電比較容易實(shí)現(xiàn)，應(yīng)該是可行的，但是這與新規(guī)范要求不一致。
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(guān)在冷間內(nèi)而設(shè)置的，其控制原理包括呼叫、呼叫確認(rèn)、呼叫回應(yīng)和呼叫解除幾個(gè)部分，由于篇幅所限，就不多做說明。新規(guī)范中沒有要求冷庫必需裝設(shè)呼叫系統(tǒng)。由于現(xiàn)在的冷藏門有較大改進(jìn)，在庫內(nèi)可以方便地將門開啟，因而設(shè)計(jì)人員可根據(jù)需要進(jìn)行設(shè)計(jì)。但如果有安裝呼叫系統(tǒng)，冷間內(nèi)門上方要設(shè)置常明燈。
2.貨梯電源
工程建設(shè)標(biāo)準(zhǔn)強(qiáng)制性條文的房屋建筑部分第3-5-1頁規(guī)定電梯電源應(yīng)專用，機(jī)房照明電源與電梯電源分開。因此筆者按負(fù)荷的重要性，將貨梯主機(jī)電源和橋箱的照明、報(bào)警、通風(fēng)電源，歸為電梯電源從變配電所低壓配電屏單獨(dú)引出電源，貨梯機(jī)房照明、空調(diào)、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(jī)房防爆事故排風(fēng)機(jī)過載保護(hù)宜作用于信號(hào)而非斷開主回路，閣樓層不得裝設(shè)電氣線路，控制室內(nèi)應(yīng)設(shè)消火栓信號(hào)報(bào)警裝置等等在新規(guī)范中已有詳細(xì)說明，這里不多敘述。
冷庫是一種“麻雀雖小，五臟俱全”的項(xiàng)目，技術(shù)上還有許多有待完善的地方。希望能有更多的專家和設(shè)計(jì)師能介入冷庫技術(shù)的研究中，使我國的冷庫技術(shù)盡快與國際接軌，這對(duì)提高我國冷庫貨物貯存質(zhì)量會(huì)有很大的幫助。文末，筆者不免有些感慨，現(xiàn)今設(shè)計(jì)規(guī)范的種類太多太雜，更新時(shí)間不定，重復(fù)條例太多，難免出現(xiàn)不一致的情況，工作忙時(shí)也無暇顧及。如果合并規(guī)范，將冷庫規(guī)范這類規(guī)范中專業(yè)性較強(qiáng)的條例作為其中的一個(gè)章節(jié)，或統(tǒng)一制成光盤，定時(shí)升級(jí)，除了便于查找外，對(duì)設(shè)計(jì)質(zhì)量的提高也許是個(gè)促進(jìn)。筆者水平有限，這篇文章僅作為拋磚引玉，希望讀者能批評(píng)指正。
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