结合某项目总结多晶硅工厂弱电系统设计

结合某项目总结多晶硅工厂弱电系统设计

陈建铭

摘　要：随着我院业务向化工主要是多晶硅新能源领域的战略转移，弱电专业设计内容及要求也与传统行业出现了一些差别，为了本专业设计人员在今后的设计中能更好地把握要点，共同提高设计水平，通过对我院已做的一些这方面项目的设计总结，并结合某多晶硅项目的设计案例，谈谈多晶硅化工项目弱电设计的一些特点。

某一万五千吨多晶硅项目是目前全球最大的太阳能多晶硅生产线之一，我院参与了部分区域和系统的设计和工地服务。选择该项目为例来解析多晶硅化工厂的弱电设计特点具有较好的典型性和全面性。

主要弱电系统设置

IT系统

主要包括电话语音通信和数据网络布线系统，有的工程需设生产调度电话及专用无线通信系统。

安防系统

主要包括视频监控系统和门禁控制系统，部分工程需设防盗报警及周界防护系统和一卡通系统。

生命安全系统

主要包括火灾报警系统、气体检测报警系统、应急广播系统及应急通信系统。

自控系统（BAS即非DCS部分）

即除去与生产工艺相关的控制部分，主要为一般办公及辅助设施空调、送排风等的自动控制。

各系统特点概述及相互关系

IT系统

IT系统是信号传输的桥梁，可以提供给各弱电系统多媒体信号高速传输的路由，达到统一管理维护、提高效率、运行可靠和节约成本的目的。

多晶硅工厂IT系统的特点

电话/网络用户点主要集中在办公及生产管理部门，生产车间及相关辅助设施需求点相对较少（可考虑为其他系统提供数据传输通道连接）。

数据中心一般设置在管理办公楼或技术支持楼。电话交换机与网络服务器宜同机房布设，如果其他系统有需要，其应用服务器也宜一起放置。

如果提供多系统干线连接，宜设单独的配线机房（与设备机房分开）。

电话交换机宜采用带调度功能的类型，如果业主不需要则不考虑，当然更专业的做法是设置独立的调度交换机及配线系统。普通交换机最好是采用IP交换机，发展趋势应该是VoIP技术。

数据中心机房的配电、空调、监控、消防及装修等一般工厂形式，但要注意其进出线很可能采用空中连接至室外管桥。

各建筑设置的配线设备间或配线机柜处宜统一考虑相关弱电系统的供配电，特别是备用UPS电源的提供。

部分典型图纸

各弱电系统干线图

部分室外总图布置及安装详图

典型建筑的配置

（为减少文件大小，仅展示部分系统的典型图纸）

部分照片

总结：采用IT系统为整个弱电系统统一提供光纤干线不失为一个较好的选择，各建筑弱电通信干线统一配设，统一管理，能够提高效率，降低成本，增加可靠性。特别是在化工厂室外，可以采用统一的防护措施，尽量减少空间的占用，布置更美观，维护管理更方便，运行更可靠。

安防系统

1．一般多晶硅工厂电视监控系统包括安全监控和生产工艺监控两部分，门禁系统主要为安全考虑，个别工程可能会考虑一卡通系统或部分其他功能的需要。

2．监控和门禁的设置点位主要根据业主和相关专业的需求来设置，如果没有明确的输入需求，则按照一般安防设置的要求，视频监控摄像机主要设置在主要出入口、重要机房、库房、敏感及高价值区域以及室外周界等，除了室外，门禁设置点位应该与视频监控差不多。

3．即使未要求设生产工艺监控，也应该在相关区域设置适量的安全监控摄像机，以保证紧急情况下能及时了解及记录相关区域情况，采取准确适当的措施。

4．安防系统情况

设置前端点位较多

部分典型设计图纸

总结特点：

国外设计图纸侧重于系统图、详图、线路端接列表，而相对来说平面布置图较简单。

防爆区尽量不设门禁控制，监控摄像机尽量少设。

生命安全系统

1．生命安全系统是非常重要的系统，是国家规范控制最严的一个系统，因为它关系着安全。

2．在化工厂中，该系统与防爆、防腐等的要求紧密相关，特别是化工厂的环境条件比较复杂，给设备的选型和安装带来了一些特殊的要求，所以必须严格按照相关规范的要求并结合具体的情况进行设计。

3．火灾报警系统关联着很多系统，因此应以火警系统为主，把更多的功能集成进来，如声光警报功能，应急通讯功能等，大型工厂还应考虑消防站的设置和配合，以及与当地消防部门的联网。

4．应急广播系统应是一切危急情况下发出警报、组织疏散、应急指挥的主要手段，因此应急广播系统应尽量能覆盖整个厂区，必要时应设覆盖全厂的室外广播。

5．气体检测报警系统是化工厂的另一重要的系统。其实，多晶硅工厂涉及的可燃有毒气体种类并不多，主要包括氢气、HCL及一些少量的其他气体或蒸汽，但涉及的区域范围较多较大，因此整个系统的总量还是比较大。为了保证安全性和经济性的要求，检测器的设置应尽量既满足相关规范的要求，又符合实际情况，不随便增设检测器。这就要求我们相关专业应能提供较为准确的可能泄漏位置和量的数据。

6．部分参考图纸

7．总结系统设计主要特点：

气体报警系统划归DCS系统，弱电系统不包括，但有联结。

通信网络及报警总线均采用环形结构，可靠性高。

消防电话和广播干线均采用总线型，室外均采用光缆，线路简单，利于化工厂室外敷设，且抗干扰性强。

直控线等电缆室外采用铠装型在玻璃钢桥架内敷设。

火灾探测器根据环境和功能的需要设置不同种类，如感温探测器设在相对潮湿的区域；感温电缆和火焰探测器设在室外罐区；空气采样设在机房；风管感烟探测器用在空调系统用于保护空调器等。

洗眼器及安全吹淋也要接入本系统。

除了常用的声光报警器，主要建筑内设两种报警闪灯—蓝色和黄色，用于气体报警。蓝色和黄色用于区分室内外报警，并且控制（通过BAS）相关的空调送排风系统采取不同的动作。

火灾断电，生产工艺设备未纳入，因为危险，损失大。

防爆区全部采用防爆型设备及热浸镀锌水煤气钢管。

厂区设覆盖整个区域的室外广播系统，用于应急广播。

BAS系统

1．该工厂将自控系统分为两部分即DCS和BAS，它们的区别是一个专用于生产工艺；一个用于普通空调排风等。

2．BAS系统为一般的DDC系统，这里不做特别介绍。

设计中遇到的突出问题及解决办法：

（1）火灾报警系统（包括广播系统等）线路进出防爆区域时设置防爆隔离栅太多。究竟哪些线路需设，何种防爆等级的区域应该设尚需探讨。对于某些整个为防爆区域的建筑其防爆隔离栅的设置位置和接地应多加考虑，如设在管桥上但接地较麻烦，采用管桥防雷接地需注意接地电阻应满足规范要求。

（2）生产工艺设备火灾断电应尽量采用手动，因为停电对某些生产设备的影响较大，可能造成较大损失，另外还可能产生有毒有害气体的泄漏积聚，引起安全事故。

（3）可燃、有毒气体的检测，需相关工艺专业提供准确的气体种类、泄漏源位置、使用或储存的量以及报警限值范围。能够不用大范围均布的则尽量围绕释放源进行适量布置，管道阀门处是否需要设置检测器还应与相关专业进行探讨。

（4）混合气体的检测应尽可能减少检测种类，选择有代表性的气体进行检测，以降低投资。

（5）室外气体检测应了解清楚释放源位置及该区域风向风速的分布，以便更好地设置检测器位置。

（6）应考虑设置覆盖全厂的室外应急广播系统，并在厂区应急中心、各重要的值班室、消防站等设置广播呼叫站。

（陈建铭，高级工程师，工总一院电气处副处长（正处级））