智能電子評職范文熱水電蓄熱系統(tǒng)技術研究

　　摘 要：介紹了生活熱水電蓄熱系統(tǒng)利用控制器以及溫度傳感器自動控制電鍋爐在夜間22：00至5：00低谷電價期間啟動，通過蓄熱循環(huán)泵、蓄熱水箱進行循環(huán)蓄熱，在白天使用時通過換熱器進行熱量交換，把蓄熱水箱儲存的熱能釋放出來轉換成生活熱水系統(tǒng)熱能進行利用。由于本方案采用夜間低谷電價，不但降低了運行費用，而且對整個電網起到了“削峰填谷”的作用。

　　關鍵詞：電蓄熱,自動控制

　　1 引言

　　項目為大連某高檔公寓式酒店，酒店部分共12層，內有280戶，其中四樓為健身房和桑拿，共計30個淋浴噴頭。由于春季、夏季、秋季市政熱力管網均不供應蒸汽熱源，所以生活熱水系統(tǒng)只能選用電鍋爐蓄熱方案。如果選用燃煤鍋爐，環(huán)保不符合要求;選用燃油鍋爐運行費用太高。電蓄熱方案利用夜間低谷電價不但降低了運行費用，而且還對電網起到了“削峰填谷”的作用。在晚上10：00時，啟動電鍋爐進行蓄熱，熱量儲存在蓄熱槽中，當溫度傳感器檢測到溫度達到95℃時，停止電鍋爐工作。儲存在蓄熱槽中的熱量供第二天使用。

　　酒店內的生活熱水供應采用了蓄熱電鍋爐的形式。蓄熱系統(tǒng)方案設計該蓄熱系統(tǒng)晚上用電低谷期制熱，全量蓄熱，白天不開主機，以節(jié)約運行成本。

　　本工程蓄熱電鍋爐設計內容如下：

　　2 蓄熱電鍋爐的選型

　　以下為熱量計算公式及數(shù)據(jù)：

　　Q=C*M*(TR- TL)

　　TL：自來水基礎水溫，按冬季管網供水50C 。

　　TR：加熱后生活熱水供水溫度。

　　C：水的比熱，1 kcal /kg.度

　　M：生活熱水的質量，kg。1 kg水等同1L水。

　　Q：供熱量kcal。1kcal=1/860kwh。

　　2.1 樓內共280戶，根據(jù)規(guī)范每戶最大日用600C水量240L，全日總用水量240 X280=68m3

　　計算全日總供熱負荷Q=1*68000*(60-5) =3740000kcal=4348 kwh

　　使用時間3h。

　　尖峰負荷為4348 kwh /3h=1450 kw

　　2.2 樓內30個淋浴噴頭，每個噴頭用600C水量180L/h，使用時間12h，按照70%的使用率進行設計。

　　計算全日總供熱負荷Q=1*180*30*12*0.7*(60-5)=2494800 kcal=2900 kwh

　　尖峰負荷為2900 kwh/12h=242 kw

　　2.3 根據(jù)以上計算，整個項目全日總負荷為4348+2900=7248 kwh

　　尖峰負荷為 1450+242=1692 kw

　　大連地區(qū)低谷電時間段為22：00~5：00合計7h,采用全量蓄熱系統(tǒng)，將第二天生活熱水換熱用的負荷全部儲存起來，設計2臺電鍋爐的選型為：

　　7248 kwh/7h/2臺=518 kw，因此設計選用2臺540 kw的電鍋爐，總功率1080 kw。

　　3 蓄熱水箱幾何體積的選型

　　V—蓄熱水箱幾何容積，m3

　　N—電鍋爐選用功率，kw

　　Ng—谷電時段值班電鍋爐功率，kw(本項目無值班電鍋爐)

　　tx—蓄熱的各時間段時間,h

　　η—鍋爐效率，一般取98%

　　Δt—蓄熱水箱的可利用溫差(蓄熱水箱可利用溫差為500C)

　　η1—蓄熱水箱的保溫效率，一般取95%

　　k—蓄熱水箱的容積利用系數(shù)，一般取0.95

　　ρ—熱水的密度, 1000kg/ m3

　　蓄熱水箱通過熱交換器將熱量傳遞給生活熱水的，考慮蓄熱水箱內熱水最高溫度不超過1000C，可利用溫差按500C計算。

　　V=(1080*7*0.98*3600)/(50*0.95*0.95*1000*4.18)=141 m³

　　因此本項目蓄熱水箱體積為141 m³，根據(jù)設備間空間，設計水箱尺寸為8.5 m(長)m *5.5(寬)*3 m(高)。

　　4 容積式換熱器、蓄熱循環(huán)泵的選型計算

　　根據(jù)供熱尖峰負荷，選用1臺容積式換熱器，換熱量為1700 kw，二次側生活熱水設計溫度600C/50C。設計2臺供應二次側生活熱水變頻泵，按最低供水溫度350C計算，每臺流量為(1700/2)X0.86/30=24 m3/h，設計選用2臺流量30m3/h，揚程40 m生活熱水供應泵，按照2臺變頻配置。

　　蓄熱循環(huán)泵流量要滿足帶走電鍋爐的加熱所產生的熱量，1臺540 kw電鍋爐對應1臺循環(huán)泵，鍋爐為即熱式電鍋爐，進出水溫差按200C考慮流量為540*0.86/20=23 m3/h，設計選用3臺流量25m3/h，揚程19 m一次側蓄熱循環(huán)泵，按照2臺變頻1臺備用配置

　　整個生活熱水電蓄熱系統(tǒng)包含電鍋爐、蓄熱水箱、蓄熱水泵、儀表閥門及控制系統(tǒng)。

　　控制系統(tǒng)中包括：溫度傳感器6套、壓力傳感器1套、液位傳感器1套、DN125電動閥門含執(zhí)行器4套。

　　整個系統(tǒng)應該實現(xiàn)五種工況的自動切換：電鍋爐蓄熱、電鍋爐單供熱、蓄熱槽供熱、電鍋爐和蓄熱槽聯(lián)合供熱、電鍋爐蓄熱供熱。自控系統(tǒng)用于控制熱水系統(tǒng)在不同工況下的運行和參數(shù)檢測，具有下述基本功能：

　　(1) 根據(jù)工況要求，控制電動閥門的開關。

　　(2) 電鍋爐的開關及傳感器各種信號收發(fā)控制。

　　(3) 水泵開關及各種信號的收發(fā)控制。

　　(4) 通過安裝在系統(tǒng)中的傳感器自動檢測溫度。

　　(5) 通過接觸器、執(zhí)行器控制蓄熱各種工況的切換。

　　(6) PLC彩色觸摸屏顯示、記錄各種設備運行參數(shù)。

　　5 生活熱水系統(tǒng)電鍋爐蓄熱工作流程、系統(tǒng)

　　6 控制系統(tǒng)運行環(huán)境要求

　　(1) -10℃<環(huán)境溫度≤55℃。

　　(2) 環(huán)境濕度≤95%。

　　(3) 海拔高度≤2000m

　　(4) 無水滴灰塵及油性灰塵之場所。

　　(5) 無腐蝕易燃性之氣體、液體。

　　(6) 堅固無震動之場所。

　　(7) 保證良好通風。

　　(8) 室內安裝使用。

　　7 自動控制

　　(1) 在自動情況下，系統(tǒng)啟動各組加熱管相互聯(lián)鎖，加熱管根據(jù)熱水鍋爐溫度變化率，實現(xiàn)模糊溫度控制，系統(tǒng)設備根據(jù)運行模式與相應的控制溫度進行控制，控制圖：

　　8 控制系統(tǒng)性能特點

　　(1) 控制精確：高精度壓力、溫度監(jiān)控系統(tǒng)可保證調節(jié)參數(shù)精確。

　　(2) 運行穩(wěn)定：PI、PID調節(jié)功能可保證裝置運行平穩(wěn)、出口參數(shù)穩(wěn)定。

　　(3) 調節(jié)靈敏：工業(yè)級控制器、電動執(zhí)行器反應迅速，保證生產工藝要求及采暖舒適性要求。

　　(4) 性能可靠：核心配件均采用國外著名廠商產品、集成熱工行業(yè)世界頂尖技術、性能卓越、質量可靠。

　　(5) 全智能化：全自動無人值守、節(jié)省運行維護費用。

　　(6) 功能多樣：功能強大的控制器可提供定時、報警等多種模擬、數(shù)字信號輸出及計算機接口等延伸功能。

　　(7) 安裝簡便：結構緊湊、占地空間小;減溫水接口方向可根據(jù)現(xiàn)場調整，裝置可整體法蘭對接于熱力管網中，安裝快速簡便。

　　(8) 操作簡單：友善的控制界面可輕易實現(xiàn)人機對話，保證參數(shù)設定和指令輸入的正確操作，并附帶手動操作裝置，保證意外情況下仍可正常使用。

　　9 生活熱水控制系統(tǒng)調試

　　9.1調試步驟

　　調試前準備→設備外觀和安裝工程質量檢查→環(huán)境溫濕度、衛(wèi)生及電源的檢查→接地系統(tǒng)的檢查→傳感器、執(zhí)行器接線的檢查→單體設備的檢查與測試→PLC功能測試→受控設備單體動作和功能測試→系統(tǒng)調試(包括軟件功能測試)→系統(tǒng)驗收

　　9.2調試方法

　　開機前要求所有的設備根據(jù)設計圖紙進行對照。系統(tǒng)管道流向要求作箭頭標志，明示管道系統(tǒng)的流向。對有油漆脫落或有局部破損的地方應進行修補。

　　9.2.1 檢查蓄熱電鍋爐上所有閥門位置是否正常;

　　9.2.2 檢查各控制及安全保護設定是否正常;

　　9.2.3 檢查控制箱指示燈是否正常;

　　9.2.4 檢查水泵、軟化水裝置等設備的電源電壓是否正常;

　　9.2.5 檢查水泵、換熱器、蓄熱電鍋爐等設備的進出口壓差是否正常;

　　9.2.6 檢查要求啟動的回路上的閥門是否正常開啟;

　　上述各部位發(fā)現(xiàn)有不正常必須立即修正，方可正常投入運行。

　　9.3系統(tǒng)開機步驟及工況調試

　　9.3.1系統(tǒng)待機工況

　　關閉蓄熱系統(tǒng)中的所有電動閥門→將所有電動裝置(水泵、電鍋爐等)處于停機狀態(tài)→記錄蓄熱電鍋爐進出口的溫度，記錄蓄熱循環(huán)泵進出口壓力。

　　9.3.2 蓄熱電鍋爐蓄熱工況

　　打開對應回路的電動閥門→啟動蓄熱循環(huán)泵→檢查各個溫度計、壓力表、電流、電壓是否正常→啟動蓄熱電鍋爐蓄熱工況。

　　蓄熱結束時，電加熱管停止工作→關閉蓄熱循環(huán)泵→恢復到待機工況。

　　9.3.3 蓄熱水箱供熱工況

　　打開對應回路的電動閥門→啟動一、二次循環(huán)泵→檢查各個溫度計、壓力表、電流、電壓是否正常→蓄熱水箱供熱工況工況啟動。

　　蓄熱水箱釋熱結束時，系統(tǒng)恢復到待機工況。

　　9.3.4電鍋爐直接供熱工況

　　打開對應回路的電動閥門→啟動一、二次循環(huán)泵→檢查各個溫度計、壓力表、電流、電壓是否正常→電鍋爐直接供熱工況啟動。

　　電鍋爐釋熱結束時，系統(tǒng)恢復到待機工況。

　　9.3.5電鍋爐邊蓄熱、邊供熱工況

　　打開對應回路的電動閥門→啟動一、二次循環(huán)泵→檢查各個溫度計、壓力表、電流、電壓是否正常→電鍋爐邊蓄熱、邊供熱工況啟動。

　　電鍋爐邊蓄熱、邊供熱工況結束時，系統(tǒng)恢復到待機工況。

　　9.3.6水箱供熱與電鍋爐供熱聯(lián)合運行工況

　　打開對應回路的電動閥門→啟動一、二次循環(huán)泵→檢查各個溫度計、壓力表、電流、電壓是否正常→水箱供熱與電鍋爐供熱聯(lián)合運行工況啟動。水箱供熱與電鍋爐供熱聯(lián)合運行工況結束時，系統(tǒng)恢復到待機工況。運行結果正常。

　　10 結 論

　　給生活熱水電鍋爐控制柜、PLC控制柜、蓄熱水泵變頻柜送電，此時PLC主頁面顯示出蓄熱水箱的實際溫度。晚上21：55，PLC控制柜發(fā)出指令，此時連接電鍋爐和蓄熱水箱之間的電動閥門執(zhí)行器打開，蓄熱循環(huán)水泵開始運轉，22：00整，電鍋爐自動啟動投入運行。此時，安裝在蓄熱水箱內的溫度傳感器把溫度信號傳送到PLC，PLC屏幕顯示水箱內的溫度逐漸升高，當?shù)诙?：20時，PLC顯示溫度達到95℃。此時PLC控制柜發(fā)出指令，電鍋爐停止運行，5分鐘后循環(huán)水泵停止運行，執(zhí)行器動作將連接電鍋爐與蓄熱水箱的閥門關閉。系統(tǒng)運行成功。

　　整個酒店的生活熱水系統(tǒng)采用傳感器、執(zhí)行器、PLC對電鍋爐、水泵等設備進行控制，同時監(jiān)測蓄熱水箱的實際溫度，運行效果良好。

　　參考文獻

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