智能電子評職范文熱水電蓄熱系統技術研究

　　摘 要：介紹了生活熱水電蓄熱系統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，通過蓄熱循環泵、蓄熱水箱進行循環蓄熱，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，所以生活熱水系統只能選用電鍋爐蓄熱方案。如果選用燃煤鍋爐，環保不符合要求;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。蓄熱系統方案設計該蓄熱系統晚上用電低谷期制熱，全量蓄熱，白天不開主機，以節約運行成本。

　　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據：

　　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，根據規范每戶最大日用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

　　大連地區低谷電時間段為22：00~5：00合計7h,采用全量蓄熱系統，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，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、蓄熱循環泵的選型計算

　　根據供熱尖峰負荷，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一次側蓄熱循環泵，按照2臺變頻1臺備用配置

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

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

　　整個系統應該實現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、電鍋爐和蓄熱槽聯合供熱、電鍋爐蓄熱供熱。自控系統用于控制熱水系統在不同工況下的運行和參數檢測，具有下述基本功能：

　　(1) 根據工況要求，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控制。

　　(3) 水泵開關及各種信號的收發控制。

　　(4) 通過安裝在系統中的傳感器自動檢測溫度。

　　(5) 通過接觸器、執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。

　　5 生活熱水系統電鍋爐蓄熱工作流程、系統

　　6 控制系統運行環境要求

　　(1) -10℃<環境溫度≤55℃。

　　(2) 環境濕度≤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，系統啟動各組加熱管相互聯鎖，加熱管根據熱水鍋爐溫度變化率，實現模糊溫度控制，系統設備根據運行模式與相應的控制溫度進行控制，控制圖：

　　8 控制系統性能特點

　　(1) 控制精確：高精度壓力、溫度監控系統可保證調節參數精確。

　　(2) 運行穩定：PI、PID調節功能可保證裝置運行平穩、出口參數穩定。

　　(3) 調節靈敏：工業級控制器、電動執行器反應迅速，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現場調整，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人機對話，保證參數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→環境溫濕度、衛生及電源的檢查→接地系統的檢查→傳感器、執行器接線的檢查→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→系統調試(包括軟件功能測試)→系統驗收

　　9.2調試方法

　　開機前要求所有的設備根據設計圖紙進行對照。系統管道流向要求作箭頭標志，明示管道系統的流向。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;

　　上述各部位發現有不正常必須立即修正，方可正常投入運行。

　　9.3系統開機步驟及工況調試

　　9.3.1系統待機工況

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

　　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，系統恢復到待機工況。

　　9.3.6水箱供熱與電鍋爐供熱聯合運行工況

　　打開對應回路的電動閥門→啟動一、二次循環泵→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合運行工況啟動。水箱供熱與電鍋爐供熱聯合運行工況結束時，系統恢復到待機工況。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控制柜發出指令，此時連接電鍋爐和蓄熱水箱之間的電動閥門執行器打開，蓄熱循環水泵開始運轉，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，當第二天3：20時，PLC顯示溫度達到95℃。此時PLC控制柜發出指令，電鍋爐停止運行，5分鐘后循環水泵停止運行，執行器動作將連接電鍋爐與蓄熱水箱的閥門關閉。系統運行成功。

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

　　參考文獻

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