電鍋爐房的電氣設(shè)計(jì)

1、電鍋爐房的電氣設(shè)計(jì)日期：2005-05-17 作者：解克勤一概述電鍋爐是-種高效、節(jié)能、安全可靠、減少環(huán)境污染的新型電加熱設(shè)備。利川它可以將電網(wǎng)夜間低谷電力川于加熱水并保溫儲(chǔ)存,供口天使川或供熱。對(duì)于充分利用電網(wǎng)低谷電力，增加電力有效供給，提高電網(wǎng)的負(fù)荷率是一種非常有效的手段。電鍋爐突出優(yōu)點(diǎn)如下：1電鍋爐全套設(shè)備占地面積小，不需煙囪、燃料渣堆放場(chǎng)所。產(chǎn)品成套組裝出廠，在現(xiàn)場(chǎng)只需接上電源，水管，即可投入運(yùn)行，可大大節(jié)省基建投資及安裝費(fèi)用。2熱效率高，輸送方便，損失很小。電鍋爐運(yùn)行熱效率在95%以上。啟停調(diào)節(jié)方便，比煤鍋爐、油鍋爐更能節(jié)約能源。電熱鍋爐與其它鍋爐運(yùn)行費(fèi)用比較見(jiàn)表1o幾種鍋爐運(yùn)行費(fèi)用

2、比較表表1項(xiàng)忖名稱煤鍋爐汕鍋爐氣鍋爐電熱鍋爐直熱式蓄熱式熱功率0.7mw6xkcal/h0.7mw6x kcal/h0.7mw6x kcal/h0.7mw0.7mw燃料性質(zhì)煤輕油重油天然氣/煤氣電電燃料發(fā)熱值5xkcal/kg9x kcal/kg8.5x kcal/kg860kcal/kwh860kcal/kwh鍋爐熱效率50%70%70%95%95%燃料耗量240kg/h95kg/h100/ h734kw/h734kw/h燃料價(jià)格0.25 元/kg2.5 剜kg4.2 元/kg1.73 元/0.3 元/kwh0.18 元/kwh每天能耗600元2375 元3990 元1700 元2340 元

3、1321 元采曖季 能耗費(fèi)用7.2萬(wàn)元28.5萬(wàn)元47.8萬(wàn)元20.4萬(wàn)元28.19萬(wàn)元15.85萬(wàn)元采曖季 毎平方米能 耗費(fèi)用7.2元28.5 元47.88 元20.4 元28.19 元15.85 元其它費(fèi)用排污、清灰、 除渣、維修、 工人工資排污、清灰、除塵儲(chǔ)油、 維修、工人工資排污、清灰、儲(chǔ) 氣、維修、工人 工資每三到五年更換一次加熱管注：供曖面積以1 0 0 0 0 m2,采曖以每天1 0小時(shí)計(jì)算，采曖季為4個(gè)月。因各地區(qū)電價(jià)參數(shù)不同，此表數(shù)據(jù)僅供參考。3自動(dòng)化程度高、運(yùn)行安全可靠一般電鍋爐都采用自動(dòng)控制，快速平穩(wěn)地控制電加熱管組的循環(huán)投切。并且具冇漏電保護(hù)、短路保護(hù)、過(guò)電流保護(hù)、過(guò)電

4、壓保護(hù)、 壓力超限保護(hù)、水位過(guò)低保護(hù)等多項(xiàng)保護(hù)功能。產(chǎn)品實(shí)現(xiàn)了機(jī)電一體化，不需專職鍋爐運(yùn)行t、節(jié)省費(fèi)用，避免了人為因索的影響而 發(fā)生事故。4保護(hù)環(huán)境、造福大眾電鍋爐不會(huì)排出如二氧化硫、二氧化碳等冇害氣體，無(wú)黑煙、灰塵，沒(méi)冇廢物需要處理，無(wú)噪聲、無(wú)污染，從環(huán)境保護(hù)角度來(lái)看，最 為優(yōu)越。5適用范圍廣電鍋爐產(chǎn)品規(guī)格品種多，可滿足各種用途、各種壞境和各種條件下的需要。還可根據(jù)用戶的特殊要求進(jìn)行加丁訂貨。二電鍋爐房的主要設(shè)備電鍋爐房的主要設(shè)備有:電鍋爐本體，電鍋爐電控柜，蕎熱水箱、蕎熱水泵、循環(huán)水泵、補(bǔ)水泵及其控制箱，軟水器等。電鍋爐本體主要山鋼制殼體、電加熱管、進(jìn)出水管及檢測(cè)儀表等紐成。電鍋爐的加熱方

5、式冇電磁感應(yīng)加熱方式和電阻加熱方式兩 種。由于電磁感應(yīng)加熱方式為間接加熱，因而熱效率較低，約為96%。而電阻加熱方式熱效率高，可達(dá)98%。電阻加熱方式即采用 電阻式管狀電熱元件加熱，在結(jié)構(gòu)上易于疊加組合，控制靈活，更換方便。目前電鍋爐基本上都采用電阻式;管狀電熱元件加熱。采用電阻式管狀電熱元件加熱方式，其電氣特點(diǎn)是鍋爐屮的水不帶電。但當(dāng)電熱元件漏水或爆裂時(shí)，也會(huì)使鍋爐中的水帯電，即稱z 為漏電。另外，受電熱元件絕緣導(dǎo)熱層的絕緣程度的影響,電熱管也存在著-定的漏電電流。按照國(guó)家標(biāo)準(zhǔn),漏漏電流應(yīng)不大于0.5ma。 因此，電氣線路上都應(yīng)設(shè)漏電保護(hù)。電加熱管是電鍋爐的心臟，其性能好壞直接關(guān)系到電鍋爐性

6、能的好壞。電加熱管一般選用管狀形式，由金屬管、電熱絲、弓i出棒、 連接座和填料等組成。一般情況下,電加熱管使用壽命在10000-30000小時(shí)。電加熱管的使用壽命主要取決于電加熱管的材料，表面 熱負(fù)荷和用戶的運(yùn)行管理水平。電加熱管為銀鉆不銹鋼管材，表面熱負(fù)荷為6-9 w/cm2o此外，電加熱管的額定電功率也是一個(gè)菲 常重要的性能指標(biāo)。在額定工況下，根據(jù)國(guó)標(biāo)規(guī)定，電功率偏差絕對(duì)值不應(yīng)人于5%。電加熱管的連接方式，一般采用三相，對(duì)稱地接成星形（丫）或三角形（）。根據(jù)容量大小分成兩組或多組。圖1為750kw電 鍋爐主接線原理圖。電鍋爐的控制技術(shù)。從電氣角度來(lái)講，電鍋爐是一臺(tái)人功率的電力調(diào)功設(shè)備，鍋爐

7、的輸出功率越?5,電功率的輸出也就越人。電 功率的輸出調(diào)節(jié)分有級(jí)功率調(diào)節(jié)和無(wú)級(jí)功率調(diào)節(jié)兩種。無(wú)級(jí)功率調(diào)節(jié)適用于調(diào)節(jié)粘度較高的場(chǎng)合，而有級(jí)功率調(diào)節(jié)則適用于調(diào)節(jié)粘度 要求較低的場(chǎng)合。山于對(duì)電鍋爐的輸出熱功率調(diào)節(jié)將確度一般要求都不很高，因此國(guó)內(nèi)絕大多數(shù)電熱鍋爐均采用冇級(jí)功率調(diào)節(jié)方式。有級(jí)功率調(diào)節(jié)采用交流接觸器控制，無(wú)級(jí)功率調(diào)節(jié)則采用可控硅控制?？煽毓枰部捎糜谟屑?jí)功率調(diào)節(jié)，其優(yōu)點(diǎn)是無(wú)機(jī)械動(dòng)作噪聲, 壽命長(zhǎng)。缺點(diǎn)是主回路不能完全關(guān)斷，過(guò)電流和過(guò)電壓能力差，自身耗電量大，需要強(qiáng)迫散熱，價(jià)格較高。而交流接觸器的優(yōu)點(diǎn)是可 實(shí)現(xiàn)主回路電氣完全隔離，過(guò)電壓和過(guò)電流的能力較強(qiáng)，h身耗電屋小，發(fā)熱屋小，價(jià)格便宜。因此

8、，-般電鍋爐均采用交流接觸器 作為控制器件。電鍋爐的加熱控制是超大電流的控制，這是與燃油、燃?xì)忮仩t和燃煤鍋爐控制上的最大差別。電鍋爐在控制技術(shù)方血冇以下兒方 而特點(diǎn)：1. 為了減少對(duì)電網(wǎng)的沖擊影響，采取電加熱管組逐級(jí)投切方式。各組加熱器投切乙間間隔時(shí)間叫做逐級(jí)投切間隔時(shí)間。每組的功率越人，間隔時(shí)間越長(zhǎng)。因此間隔時(shí)間因應(yīng)根據(jù)需要可以任意設(shè)處。2. 為了延氏電加熱管的使用壽命，盡量使電加熱管使用均衡，避免過(guò)多地使用管某一組或某兒組電加熱，。同時(shí)由于交流接觸器在大 電流下工作，也應(yīng)均衡使川。因此，控制原則是保證每組電加熱管總使用時(shí)間相同?？刂品绞讲纱ǘ嗉?jí)控制，循環(huán)投切。即先投者先切, 后投者后切，先

9、停的先啟動(dòng)，后停的后啟動(dòng)。這樣就可以保證交流接觸器的動(dòng)作次數(shù)完全相同，電加熱管的t作時(shí)間也人致相同。人 大延長(zhǎng)電鍋爐的使用壽命。3. 容量人的電鍋爐電流將達(dá)到幾百安培咲至幾千安培，這么大的強(qiáng)大電流將對(duì)電鍋爐控制裝逢產(chǎn)生干擾。因此，需要采取可靠的抗電 磁t擾措施。4. 電鍋爐的加熱控制系統(tǒng)是一個(gè)大滯后的二階慣性系統(tǒng)，采用一般的控制裝置很難達(dá)到最住的控制效果，往往產(chǎn)生交流接觸器動(dòng)作頻 繁，甚至反復(fù)振蕩。國(guó)內(nèi)已根據(jù)這一特點(diǎn)開(kāi)發(fā)研制出了電鍋爐電腦控制器。國(guó)內(nèi)電鍋爐的控制方式冇四種：（1 ）手動(dòng)+溫度顯示控制儀衣控制并溫度顯示；（2）順序控制器或plc控制+溫度顯示控制儀 農(nóng)控制并溫度顯示；（3）完全川

10、plc控制，包括溫度輸入模塊和顯示單元（液晶顯示或觸摸屏顯示）；（4）專川電鍋爐電腦控制器 控制并溫度顯示。山于其控制性能好，功能全，性價(jià)比高，得到了普遍應(yīng)用。專用電鍋爐電腦控制器為-體化機(jī)箱，觸摸屏操作。觸摸屏可實(shí)時(shí)動(dòng)感地顯示電加熱管的運(yùn)行狀態(tài)和鍋爐系統(tǒng)運(yùn)行模擬圖。還可 用數(shù)碼方式顯示溫度、壓力等參數(shù)值，并設(shè)有全方位的在線幫助，多級(jí)中文彈出式菜單利故障維修拆南，適合任何層次的操作人員使用。 采川了現(xiàn)代先進(jìn)的模糊控制技術(shù)，能夠快速平穩(wěn)地控制加熱組循環(huán)投切，提高加熱管使用壽命。電加熱管紐投切動(dòng)作采取間隔控制， 降低對(duì)電網(wǎng)的十?dāng)_。間隔時(shí)間可任意設(shè)定。取得了很好的控制效果。電熱鍋爐控制柜與電熱鍋爐配

11、套供應(yīng)，作為電熱鍋爐的控制裝置。控制柜寶要由柜體、低壓斷路器、交流接觸器、電腦控制器、 測(cè)量?jī)x表等組成，與電鍋爐配套的語(yǔ)熱水泵、循壞水泵、補(bǔ)水泵等的控制裝置一般單設(shè)電控柜（箱），根據(jù)用戶要求也可裝在電鍋爐 控制柜中。小型電熱鍋爐可與控制柜作成i體，以減小電鍋爐房建筑血積。三電鍋爐房的電氣設(shè)計(jì)一般電鍋爐房的電氣設(shè)計(jì)包括電源設(shè)計(jì)、配電系統(tǒng)線路設(shè)計(jì)、熱工檢測(cè)系統(tǒng)設(shè)計(jì)及照明設(shè)計(jì)等。照明設(shè)計(jì)與一般鍋爐房設(shè)計(jì)相同, 這里不作介紹。主要對(duì)電源設(shè)計(jì)、電鍋爐房的線路設(shè)計(jì)作一介紹。1電源設(shè)計(jì)（1）變壓器臺(tái)數(shù)及容量的選擇對(duì)于較大容量電鍋爐房的應(yīng)專設(shè)變配電所。為減少電能損耗、便于接線和節(jié)省投資，變配電所應(yīng)鄰近電鍋爐房

12、。容量較小的電鍋 爐房可由原有的公用變電所供電。專用變壓器容量或山公用變電所提供的容量應(yīng)滿足電鍋爐、蒂熱水泵、循環(huán)水泵、補(bǔ)水泵等設(shè)備的 總用電量要求，并應(yīng)考慮10%-20%的富裕量。多臺(tái)電鍋爐可共用一臺(tái)變壓器，但不允許多臺(tái)變壓器供一臺(tái)電鍋爐。如電鍋爐房設(shè)置兩 臺(tái)700kw電鍋爐，則應(yīng)配置兩臺(tái)800kw變壓器。（2）變配電所低壓配電柜配電開(kāi)關(guān)及線路耍求變配電所低壓配電柜配電開(kāi)關(guān)及線路應(yīng)與電鍋爐房的用電負(fù)荷容量相匹配。如有兩臺(tái)700kw電鍋爐，變配電所低壓配電柜應(yīng)設(shè) 置兩個(gè)1 500a的低壓斷路器和兩條配電線路引至電鍋爐房。配電線路可采用帶n線和pe線的五芯電纜，如變配電所鄰近電鍋爐房， 可采用封

13、閉式母線槽。如蒂熱水泵、循壞水泵、補(bǔ)水泵等附屬設(shè)備單設(shè)控制箱，但用電量與電鍋爐相比很小，供電電源線路可山電鍋 爐控制柜引接。2電鍋爐房的線路設(shè)計(jì)電鍋爐房的線路包括電力線路和熱工檢測(cè)佶號(hào)和控制線路。（1）電力線路設(shè)計(jì)電鍋爐控制柜至電鍋爐電加熱管的電力線路-般采用四芯yjv交聯(lián)聚氯乙烯銅芯電纜或四根bv銅芯教料電線，其中一根為pe 線。電纜規(guī)格及根數(shù)見(jiàn)衣2。電纜或電線敷設(shè)方式一般采用穿鋼管埋地敷設(shè)，也可采用電纜橋架敷設(shè)或地溝敷設(shè)。（2）熱工檢測(cè)信號(hào)和控制線路 熱工檢測(cè)信號(hào)線路包括溫度、壓力和水位檢測(cè)線路，分別山裝在電鍋爐木體上的溫度、床力和水位傳感器接到電鍋爐控制柜中的電腦控制器上。為避免f擾、確

14、保檢測(cè)的準(zhǔn)確性，檢測(cè)信號(hào)線應(yīng)采川屏蔽線，并與電力線路分開(kāi)敷設(shè)。敷設(shè)方式可在地坪下穿鋼管暗埋或 架空明敷設(shè)?？刂凭€路主要是希熱水泵、循環(huán)水泵、補(bǔ)水泵等附屬設(shè)備單設(shè)控制箱時(shí)，電鍋爐控制柜與附屬設(shè)備控制箱之間的控制及聯(lián)鎖線路, 一般釆用1.5平方亳米的bv銅芯塑料電線。敷設(shè)方式可采用在地坪下穿鋼管暗埋。-般鍋爐房設(shè)有軟化水裝置，其用電量不大，在軟化水裝置附近墻上設(shè)置-個(gè)三孔電源插座即可。(3) 電鍋爐控制柜布置設(shè)計(jì)電鍋爐容量較人、臺(tái)數(shù)較多的電鍋爐房，電鍋爐控制柜、水泵控制柜及自動(dòng)化控制臺(tái)等應(yīng)設(shè)在控制室內(nèi)。如改造工程由于條件限 制，單獨(dú)設(shè)置控制室有怵i難，或電鍋爐容量較小、臺(tái)數(shù)又很少時(shí)，電鍋爐控制柜和

15、水泵控制箱也可設(shè)在電鍋爐房?jī)?nèi)，但應(yīng)遠(yuǎn)離水泵和 水處理設(shè)備，并設(shè)置50-100 mm的基礎(chǔ)。容量大的電鍋爐控制柜一般為離墻安裝，單面(正血)操作，雙面開(kāi)門維修。根據(jù)10kv及以下變電所設(shè)計(jì)規(guī)范gb50053-94 規(guī)定，背而離墻距離應(yīng)不小t-1000mm,正而操作距離應(yīng)不小t 1500mmo容量較小的電鍋爐控制柜控制柜可靠墻安裝，正而操作 距離也不應(yīng)小于1 500mm(4) 接地系統(tǒng)設(shè)計(jì)接地系統(tǒng)型式應(yīng)采用tn-s系統(tǒng)。電源進(jìn)線n線應(yīng)作重復(fù)接地。電鍋爐控制柜、水泵控制箱、電鍋爐、水泵及莫它電氣設(shè)備的金 屬外殼、電纜電線穿線管等均應(yīng)可靠接地。接地電阻要求小于1qo并按低壓配電設(shè)計(jì)規(guī)范gb 50054

16、-95耍求做好等電位聯(lián)結(jié)。四電鍋爐房電氣設(shè)計(jì)中存在的問(wèn)題隨著我國(guó)對(duì)環(huán)保的巫視，最近兒年電鍋爐的牛產(chǎn)和應(yīng)用發(fā)展非常迅速。但由丁電鍋爐在我國(guó)起步較晚，和關(guān)電鍋爐技術(shù)方而的規(guī) 范、標(biāo)準(zhǔn)還不夠完善，各生產(chǎn)廠家各自為戰(zhàn)，產(chǎn)品自定型號(hào)規(guī)格，自成系列。這給設(shè)計(jì)人員對(duì)電鍋爐的選型，對(duì)電鍋爐房的布置設(shè)計(jì) 帶來(lái)一定的用難。特別是電鍋爐房設(shè)計(jì)以曖通、給排水專業(yè)為主，電鍋爐的選擇和訂貨由曖通、給排水專業(yè)負(fù)責(zé)，電氣專業(yè)設(shè)計(jì)人員 對(duì)電鍋爐產(chǎn)品的技術(shù)性能和對(duì)電氣專業(yè)的設(shè)計(jì)要求了解不夠，使得電鍋爐房電氣設(shè)計(jì)中出現(xiàn)一些問(wèn)題。據(jù)筆者了解的情況，主要存在 著以下四個(gè)問(wèn)題。1電源容量與電鍋爐房用電負(fù)荷不匹配。主耍表現(xiàn)在改造工程項(xiàng)忖上

17、，或新建電鍋爐房，但變配電所未改造，使得變配電所中變壓器 容量滿足了電鍋爐房用電耍求，或變壓器容量能滿足要求，但引到電鍋爐房的線路出線開(kāi)關(guān)容量不夠。希望建設(shè)單位在改建鍋爐房時(shí), 應(yīng)根據(jù)電鍋爐房的負(fù)荷容量，對(duì)原變配電所增容擴(kuò)建和改造。2電鍋爐房建筑面積偏小，使電鍋爐、電鍋爐控制柜及其它配套設(shè)備布置很困難。如仃的鍋爐房，電鍋爐控制柜距電鍋爐只冇500 mm, 控制柜的門都打不開(kāi)，更不用說(shuō)操作距離了。出現(xiàn)這一問(wèn)題的原因是利用原冇的鍋爐房,或述耒選擇確定電鍋爐設(shè)備，建筑設(shè)計(jì)時(shí)沒(méi)冇按 設(shè)備的安裝耍求設(shè)計(jì)鍋爐房幅員尺寸。結(jié)果造成了設(shè)備人，鍋爐房建筑面枳明顯偏小的弊端。設(shè)計(jì)單位應(yīng)在電鍋爐及其配套設(shè)備都確 定的條件下，再作電鍋爐房設(shè)計(jì)為好。3電鍋爐與蒂熱水泵、循環(huán)水泵、補(bǔ)水泵等附屬設(shè)備等不是由同一廠家，而是由兒個(gè)廠家配發(fā)供貨，造成水泵控制箱與電鍋爐控制柜 不匹配。根據(jù)控制要求，電鍋爐與語(yǔ)熱水泵z間應(yīng)互相聯(lián)鎖，但山于簫熱水泵控制箱沒(méi)有考慮,這給施t安裝帶來(lái)很大的麻煩。希望建設(shè)單位或承包商訂貨時(shí)，電鍋爐和蓿熱水泵、循環(huán)水泵、補(bǔ)水泵等附屬