智能電子評(píng)職范文熱水電蓄熱系統(tǒng)技術(shù)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(dòng)控制電鍋爐在夜間22：00至5：00低谷電價(jià)期間啟動(dòng)，通過(guò)蓄熱循環(huán)泵、蓄熱水箱進(jìn)行循環(huán)蓄熱，在白天使用時(shí)通過(guò)換熱器進(jìn)行熱量交換，把蓄熱水箱儲(chǔ)存的熱能釋放出來(lái)轉(zhuǎn)換成生活熱水系統(tǒng)熱能進(jìn)行利用。由于本方案采用夜間低谷電價(jià)，不但降低了運(yùn)行費(fèi)用，而且對(duì)整個(gè)電網(wǎng)起到了“削峰填谷”的作用。

　　關(guān)鍵詞：電蓄熱,自動(dòng)控制

　　1 引言

　　項(xiàng)目為大連某高檔公寓式酒店，酒店部分共12層，內(nèi)有280戶，其中四樓為健身房和桑拿，共計(jì)30個(gè)淋浴噴頭。由于春季、夏季、秋季市政熱力管網(wǎng)均不供應(yīng)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(yùn)行費(fèi)用太高。電蓄熱方案利用夜間低谷電價(jià)不但降低了運(yùn)行費(fèi)用，而且還對(duì)電網(wǎng)起到了“削峰填谷”的作用。在晚上10：00時(shí)，啟動(dòng)電鍋爐進(jìn)行蓄熱，熱量?jī)?chǔ)存在蓄熱槽中，當(dāng)溫度傳感器檢測(cè)到溫度達(dá)到95℃時(shí)，停止電鍋爐工作。儲(chǔ)存在蓄熱槽中的熱量供第二天使用。

　　酒店內(nèi)的生活熱水供應(yīng)采用了蓄熱電鍋爐的形式。蓄熱系統(tǒng)方案設(shè)計(jì)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(jī)，以節(jié)約運(yùn)行成本。

　　本工程蓄熱電鍋爐設(shè)計(jì)內(nèi)容如下：

　　2 蓄熱電鍋爐的選型

　　以下為熱量計(jì)算公式及數(shù)據(jù)：

　　Q=C*M*(TR- TL)

　　TL：自來(lái)水基礎(chǔ)水溫，按冬季管網(wǎng)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(zhì)量，kg。1 kg水等同1L水。

　　Q：供熱量kcal。1kcal=1/860kwh。

　　2.1 樓內(nèi)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(jì)算全日總供熱負(fù)荷Q=1*68000*(60-5) =3740000kcal=4348 kwh

　　使用時(shí)間3h。

　　尖峰負(fù)荷為4348 kwh /3h=1450 kw

　　2.2 樓內(nèi)30個(gè)淋浴噴頭，每個(gè)噴頭用600C水量180L/h，使用時(shí)間12h，按照70%的使用率進(jìn)行設(shè)計(jì)。

　　計(jì)算全日總供熱負(fù)荷Q=1*180*30*12*0.7*(60-5)=2494800 kcal=2900 kwh

　　尖峰負(fù)荷為2900 kwh/12h=242 kw

　　2.3 根據(jù)以上計(jì)算，整個(gè)項(xiàng)目全日總負(fù)荷為4348+2900=7248 kwh

　　尖峰負(fù)荷為 1450+242=1692 kw

　　大連地區(qū)低谷電時(shí)間段為22：00~5：00合計(jì)7h,采用全量蓄熱系統(tǒng)，將第二天生活熱水換熱用的負(fù)荷全部?jī)?chǔ)存起來(lái)，設(shè)計(jì)2臺(tái)電鍋爐的選型為：

　　7248 kwh/7h/2臺(tái)=518 kw，因此設(shè)計(jì)選用2臺(tái)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(shí)段值班電鍋爐功率，kw(本項(xiàng)目無(wú)值班電鍋爐)

　　tx—蓄熱的各時(shí)間段時(shí)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(guò)熱交換器將熱量傳遞給生活熱水的，考慮蓄熱水箱內(nèi)熱水最高溫度不超過(guò)1000C，可利用溫差按500C計(jì)算。

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

　　因此本項(xiàng)目蓄熱水箱體積為141 m³，根據(jù)設(shè)備間空間，設(shè)計(jì)水箱尺寸為8.5 m(長(zhǎng))m *5.5(寬)*3 m(高)。

　　4 容積式換熱器、蓄熱循環(huán)泵的選型計(jì)算

　　根據(jù)供熱尖峰負(fù)荷，選用1臺(tái)容積式換熱器，換熱量為1700 kw，二次側(cè)生活熱水設(shè)計(jì)溫度600C/50C。設(shè)計(jì)2臺(tái)供應(yīng)二次側(cè)生活熱水變頻泵，按最低供水溫度350C計(jì)算，每臺(tái)流量為(1700/2)X0.86/30=24 m3/h，設(shè)計(jì)選用2臺(tái)流量30m3/h，揚(yáng)程40 m生活熱水供應(yīng)泵，按照2臺(tái)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(chǎn)生的熱量，1臺(tái)540 kw電鍋爐對(duì)應(yīng)1臺(tái)循環(huán)泵，鍋爐為即熱式電鍋爐，進(jìn)出水溫差按200C考慮流量為540*0.86/20=23 m3/h，設(shè)計(jì)選用3臺(tái)流量25m3/h，揚(yáng)程19 m一次側(cè)蓄熱循環(huán)泵，按照2臺(tái)變頻1臺(tái)備用配置

　　整個(gè)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(dòng)閥門含執(zhí)行器4套。

　　整個(gè)系統(tǒng)應(yīng)該實(shí)現(xiàn)五種工況的自動(dòng)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(yùn)行和參數(shù)檢測(cè)，具有下述基本功能：

　　(1) 根據(jù)工況要求，控制電動(dòng)閥門的開關(guān)。

　　(2) 電鍋爐的開關(guān)及傳感器各種信號(hào)收發(fā)控制。

　　(3) 水泵開關(guān)及各種信號(hào)的收發(fā)控制。

　　(4) 通過(guò)安裝在系統(tǒng)中的傳感器自動(dòng)檢測(cè)溫度。

　　(5) 通過(guò)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(shè)備運(yùn)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(yùn)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(wú)水滴灰塵及油性灰塵之場(chǎng)所。

　　(5) 無(wú)腐蝕易燃性之氣體、液體。

　　(6) 堅(jiān)固無(wú)震動(dòng)之場(chǎng)所。

　　(7) 保證良好通風(fēng)。

　　(8) 室內(nèi)安裝使用。

　　7 自動(dòng)控制

　　(1) 在自動(dòng)情況下，系統(tǒng)啟動(dòng)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(shí)現(xiàn)模糊溫度控制，系統(tǒng)設(shè)備根據(jù)運(yùn)行模式與相應(yīng)的控制溫度進(jìn)行控制，控制圖：

　　8 控制系統(tǒng)性能特點(diǎn)

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

　　(2) 運(yùn)行穩(wěn)定：PI、PID調(diào)節(jié)功能可保證裝置運(yùn)行平穩(wěn)、出口參數(shù)穩(wěn)定。

　　(3) 調(diào)節(jié)靈敏：工業(yè)級(jí)控制器、電動(dòng)執(zhí)行器反應(yīng)迅速，保證生產(chǎn)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(guó)外著名廠商產(chǎn)品、集成熱工行業(yè)世界頂尖技術(shù)、性能卓越、質(zhì)量可靠。

　　(5) 全智能化：全自動(dòng)無(wú)人值守、節(jié)省運(yùn)行維護(hù)費(fèi)用。

　　(6) 功能多樣：功能強(qiáng)大的控制器可提供定時(shí)、報(bào)警等多種模擬、數(shù)字信號(hào)輸出及計(jì)算機(jī)接口等延伸功能。

　　(7) 安裝簡(jiǎn)便：結(jié)構(gòu)緊湊、占地空間小;減溫水接口方向可根據(jù)現(xiàn)場(chǎng)調(diào)整，裝置可整體法蘭對(duì)接于熱力管網(wǎng)中，安裝快速簡(jiǎn)便。

　　(8) 操作簡(jiǎn)單：友善的控制界面可輕易實(shí)現(xiàn)人機(jī)對(duì)話，保證參數(shù)設(shè)定和指令輸入的正確操作，并附帶手動(dòng)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(diào)試

　　9.1調(diào)試步驟

　　調(diào)試前準(zhǔn)備→設(shè)備外觀和安裝工程質(zhì)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(shè)備的檢查與測(cè)試→PLC功能測(cè)試→受控設(shè)備單體動(dòng)作和功能測(cè)試→系統(tǒng)調(diào)試(包括軟件功能測(cè)試)→系統(tǒng)驗(yàn)收

　　9.2調(diào)試方法

　　開機(jī)前要求所有的設(shè)備根據(jù)設(shè)計(jì)圖紙進(jìn)行對(duì)照。系統(tǒng)管道流向要求作箭頭標(biāo)志，明示管道系統(tǒng)的流向。對(duì)有油漆脫落或有局部破損的地方應(yīng)進(jìn)行修補(bǔ)。

　　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(hù)設(shè)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(shè)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(shè)備的進(jìn)出口壓差是否正常;

　　9.2.6 檢查要求啟動(dòng)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(yùn)行。

　　9.3系統(tǒng)開機(jī)步驟及工況調(diào)試

　　9.3.1系統(tǒng)待機(jī)工況

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

　　9.3.2 蓄熱電鍋爐蓄熱工況

　　打開對(duì)應(yīng)回路的電動(dòng)閥門→啟動(dòng)蓄熱循環(huán)泵→檢查各個(gè)溫度計(jì)、壓力表、電流、電壓是否正常→啟動(dòng)蓄熱電鍋爐蓄熱工況。

　　蓄熱結(jié)束時(shí)，電加熱管停止工作→關(guān)閉蓄熱循環(huán)泵→恢復(fù)到待機(jī)工況。

　　9.3.3 蓄熱水箱供熱工況

　　打開對(duì)應(yīng)回路的電動(dòng)閥門→啟動(dòng)一、二次循環(huán)泵→檢查各個(gè)溫度計(jì)、壓力表、電流、電壓是否正常→蓄熱水箱供熱工況工況啟動(dòng)。

　　蓄熱水箱釋熱結(jié)束時(shí)，系統(tǒng)恢復(fù)到待機(jī)工況。

　　9.3.4電鍋爐直接供熱工況

　　打開對(duì)應(yīng)回路的電動(dòng)閥門→啟動(dòng)一、二次循環(huán)泵→檢查各個(gè)溫度計(jì)、壓力表、電流、電壓是否正常→電鍋爐直接供熱工況啟動(dòng)。

　　電鍋爐釋熱結(jié)束時(shí)，系統(tǒng)恢復(fù)到待機(jī)工況。

　　9.3.5電鍋爐邊蓄熱、邊供熱工況

　　打開對(duì)應(yīng)回路的電動(dòng)閥門→啟動(dòng)一、二次循環(huán)泵→檢查各個(gè)溫度計(jì)、壓力表、電流、電壓是否正常→電鍋爐邊蓄熱、邊供熱工況啟動(dòng)。

　　電鍋爐邊蓄熱、邊供熱工況結(jié)束時(shí)，系統(tǒng)恢復(fù)到待機(jī)工況。

　　9.3.6水箱供熱與電鍋爐供熱聯(lián)合運(yùn)行工況

　　打開對(duì)應(yīng)回路的電動(dòng)閥門→啟動(dòng)一、二次循環(huán)泵→檢查各個(gè)溫度計(jì)、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(yùn)行工況啟動(dòng)。水箱供熱與電鍋爐供熱聯(lián)合運(yùn)行工況結(jié)束時(shí)，系統(tǒng)恢復(fù)到待機(jī)工況。運(yùn)行結(jié)果正常。

　　10 結(jié) 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(shí)PLC主頁(yè)面顯示出蓄熱水箱的實(shí)際溫度。晚上21：55，PLC控制柜發(fā)出指令，此時(shí)連接電鍋爐和蓄熱水箱之間的電動(dòng)閥門執(zhí)行器打開，蓄熱循環(huán)水泵開始運(yùn)轉(zhuǎn)，22：00整，電鍋爐自動(dòng)啟動(dòng)投入運(yùn)行。此時(shí)，安裝在蓄熱水箱內(nèi)的溫度傳感器把溫度信號(hào)傳送到PLC，PLC屏幕顯示水箱內(nèi)的溫度逐漸升高，當(dāng)?shù)诙?：20時(shí)，PLC顯示溫度達(dá)到95℃。此時(shí)PLC控制柜發(fā)出指令，電鍋爐停止運(yùn)行，5分鐘后循環(huán)水泵停止運(yùn)行，執(zhí)行器動(dòng)作將連接電鍋爐與蓄熱水箱的閥門關(guān)閉。系統(tǒng)運(yùn)行成功。

　　整個(gè)酒店的生活熱水系統(tǒng)采用傳感器、執(zhí)行器、PLC對(duì)電鍋爐、水泵等設(shè)備進(jìn)行控制，同時(shí)監(jiān)測(cè)蓄熱水箱的實(shí)際溫度，運(yùn)行效果良好。

　　參考文獻(xiàn)

　　[1] 劉君華.現(xiàn)代檢測(cè)技術(shù)與測(cè)試系統(tǒng)設(shè)計(jì).西安:西安交通大學(xué)出版社,1999.

　　[2] 曲波等.工業(yè)常用傳感器選型指南.北京:清華大學(xué)出版社,2002.

　　[3] 孫寶元等.現(xiàn)代執(zhí)行器技術(shù).吉林:吉林大學(xué)出版社,2003.

　　[4] 夏德.自動(dòng)控制原理.北京:機(jī)械工業(yè)出版社,2000.

　　[5] 盧文科.數(shù)字溫度、壓力、流量測(cè)試儀的設(shè)計(jì)、計(jì)量技術(shù).北京:電子工業(yè)出版社,2001.