淺談電鍋爐房的電氣設(shè)計

摘要：電鍋爐是一種高效、節(jié)能、安全可靠、減少環(huán)境污染的新型電加熱設(shè)備。利用它可以將電網(wǎng)夜間低谷電力用于加熱水并保溫儲存，供白天使用或供熱。對于充分利用電網(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。

關(guān)鍵詞：電鍋爐；電氣；設(shè)計

1 電鍋爐突出優(yōu)點(diǎn)如下：

電鍋爐全套設(shè)備占地面積小，不需煙囪、燃料渣堆放場所。產(chǎn)品成套組裝出廠， 在現(xiàn)場只需接上電源，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。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。自動化程度高、運(yùn)行安全可靠。一般電鍋爐都采用自動控制，快速平穩(wěn)地控制電加熱管組的循環(huán)投切。并且具有漏電保護(hù)、短路保護(hù)、過電流保護(hù)、過電壓保護(hù)、壓力超限保護(hù)、水位過低保護(hù)等多項保護(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)行工、節(jié)省費(fèi)用，避免了人為因素的影響而發(fā)生事故。保護(hù)環(huán)境、造福大眾。電鍋爐不會排出如二氧化硫、二氧化碳等有害氣體，無黑煙、灰塵，沒有廢物需要處理，無噪聲、無污染，從環(huán)境保護(hù)角度來看，最為優(yōu)越。適用范圍廣。電鍋爐產(chǎn)品規(guī)格品種多，可滿足各種用途、各種環(huán)境和各種條件下的需要。還可根據(jù)用戶的特殊要求進(jìn)行加工訂貨。

2 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，蓄熱水箱、蓄熱水泵、循環(huán)水泵、補(bǔ)水泵及其控制箱，軟水器等。

電鍋爐本體主要由鋼制殼體、電加熱管、進(jìn)出水管及檢測儀表等組成。電鍋爐的加熱方式有電磁感應(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)是鍋爐中的水不帶電。但當(dāng)電熱元件漏水或爆裂時，也會使鍋爐中的水帶電，即稱之為漏電。另外，受電熱元件絕緣導(dǎo)熱層的絕緣程度的影響，電熱管也存在著一定的漏電電流。按照國家標(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)方面有以下幾方面特點(diǎn)：

為了減少對電網(wǎng)的沖擊影響，采取電加熱管組逐級投切方式。各組加熱器投切之間間隔時間叫做逐級投切間隔時間。每組的功率越大，間隔時間越長。因此間隔時間因應(yīng)根據(jù)需要可以任意設(shè)定。

為了延長電加熱管的使用壽命，盡量使電加熱管使用均衡，避免過多地使用管某一組或某幾組電加熱，。同時由于交流接觸器在大電流下工作，也應(yīng)均衡使用。因此，控制原則是保證每組電加熱管總使用時間相同?？刂品绞讲捎枚嗉壙刂?，循環(huán)投切。即先投者先切，后投者后切，先停的先啟動，后停的后啟動。這樣就可以保證交流接觸器的動作次數(shù)完全相同，電加熱管的工作時間也大致相同。大大延長電鍋爐的使用壽命。

容量大的電鍋爐電流將達(dá)到幾百安培甚至幾千安培，這么大的強(qiáng)大電流將對電鍋爐控制裝置產(chǎn)生干擾。因此，需要采取可靠的抗電磁干擾措施。

電鍋爐的加熱控制系統(tǒng)是一個大滯后的二階慣性系統(tǒng)，采用一般的控制裝置很難達(dá)到最佳的控制效果，往往產(chǎn)生交流接觸器動作頻繁，甚至反復(fù)振蕩。國內(nèi)已根據(jù)這一特點(diǎn)開發(fā)研制出了電鍋爐電腦控制器。

專用電鍋爐電腦控制器為一體化機(jī)箱，觸摸屏操作。觸摸屏可實(shí)時動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，多級中文彈出式菜單和故障維修指南，適合任何層次的操作人員使用。采用了現(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。電加熱管組投切動作采取間隔控制，降低對電網(wǎng)的干擾。間隔時間可任意設(shè)定。取得了很好的控制效果。

3 電鍋爐房的電氣設(shè)計

一般電鍋爐房的電氣設(shè)計包括電源設(shè)計、配電系統(tǒng)線路設(shè)計、熱工檢測系統(tǒng)設(shè)計及照明設(shè)計等。照明設(shè)計與一般鍋爐房設(shè)計相同，這里不作介紹。主要對電源設(shè)計、電鍋爐房的線路設(shè)計作一介紹。

3．1 電源設(shè)計

變壓器臺數(shù)及容量的選擇。對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。容量較小的電鍋爐房可由原有的公用變電所供電。多臺電鍋爐可共用一臺變壓器，但不允許多臺變壓器供一臺電鍋爐。如電鍋爐房設(shè)置兩臺700KW電鍋爐，則應(yīng)配置兩臺800KW變壓器。

變配電所低壓配電柜配電開關(guān)及線路要求。變配電所低壓配電柜配電開關(guān)及線路應(yīng)與電鍋爐房的用電負(fù)荷容量相匹配。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，可采用封閉式母線槽。如蓄熱水泵、循環(huán)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，供電電源線路可由電鍋爐控制柜引接。

3．2 電鍋爐房的線路設(shè)計

電鍋爐房的線路包括電力線路和熱工檢測信號和控制線路。

電力線路設(shè)計。電鍋爐控制柜至電鍋爐電加熱管的電力線路一般采用四芯YJV 交聯(lián)聚氯乙烯銅芯電纜或四根BV銅芯塑料電線。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)。

熱工檢測信號和控制線路。熱工檢測信號線路包括溫度、壓力和水位檢測線路，分別由裝在電鍋爐本體上的溫度、壓力和水位傳感器接到電鍋爐控制柜中的電腦控制器上。為避免干擾、確保檢測的準(zhǔn)確性，檢測信號線應(yīng)采用屏蔽線，并與電力線路分開敷設(shè)。敷設(shè)方式可在地坪下穿鋼管暗埋或架空明敷設(shè)。一般鍋爐房設(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)置一個三孔電源插座即可。

電鍋爐控制柜布置設(shè)計。電鍋爐容量較大、臺數(shù)較多的電鍋爐房，電鍋爐控制柜、水泵控制柜及自動化控制臺等應(yīng)設(shè)在控制室內(nèi)。容量大的電鍋爐控制柜一般為離墻安裝，單面（正面）操作，雙面開門維修。根據(jù)《10kV及以下變電所設(shè)計規(guī)范》GB50053－94規(guī)定，背面離墻距離應(yīng)不小于1000mm，正面操作距離應(yīng)不小于1500mm。容量較小的電鍋爐控制柜控制柜可靠墻安裝，正面操作距離也不應(yīng)小于1500mm。

接地系統(tǒng)設(shè)計。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、水泵及其它電氣設(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1Ω。并按《低壓配電設(shè)計規(guī)范》GB 50054-95要求做好等電位聯(lián)結(jié)。

4 電鍋爐房電氣設(shè)計中存在的問題

隨著我國對環(huán)保的重視，最近幾年電鍋爐的生產(chǎn)和應(yīng)用發(fā)展非常迅速。但由于電鍋爐在我國起步較晚，相關(guān)電鍋爐技術(shù)方面的規(guī)范、標(biāo)準(zhǔn)還不夠完善，各生產(chǎn)廠家各自為戰(zhàn)，產(chǎn)品自定型號規(guī)格，自成系列。這給設(shè)計人員對電鍋爐的選型，對電鍋爐房的布置設(shè)計帶來一定的困難。特別是電鍋爐房設(shè)計以暖通、給排水專業(yè)為主，電鍋爐的選擇和訂貨由暖通、給排水專業(yè)負(fù)責(zé)，電氣專業(yè)設(shè)計人員對電鍋爐產(chǎn)品的技術(shù)性能和對電氣專業(yè)的設(shè)計要求了解不夠，使得電鍋爐房電氣設(shè)計中出現(xiàn)一些問題。

電源容量與電鍋爐房用電負(fù)荷不匹配。主要表現(xiàn)在改造工程項目上，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要求，或變壓器容量能滿足要求，但引到電鍋爐房的線路出線開關(guān)容量不夠。希望建設(shè)單位在改建鍋爐房時，應(yīng)根據(jù)電鍋爐房的負(fù)荷容量，對原變配電所增容擴(kuò)建和改造。

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，造成了設(shè)備大，鍋爐房建筑面積明顯偏小的弊端。設(shè)計單位應(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)計為好。

電鍋爐與蓄熱水泵、循環(huán)水泵、補(bǔ)水泵等附屬設(shè)備等不是由同一廠家，而是由幾個廠家配套供貨，造成水泵控制箱與電鍋爐控制柜不匹配。根據(jù)控制要求，電鍋爐與蓄熱水泵之間應(yīng)互相聯(lián)鎖，但由于蓄熱水泵控制箱沒有考慮，這給施工安裝帶來很大的麻煩。

電鍋爐房電氣施工設(shè)計圖紙不夠完整。電鍋爐房電氣施工設(shè)計圖紙應(yīng)包括電力系統(tǒng)圖、電力管線平面布置圖。但由于設(shè)計人員對電鍋爐設(shè)備資料掌握不全，再加上施工圖設(shè)計時電鍋爐設(shè)備的選型還未定下來，無法作施工圖設(shè)計，造成電氣施工設(shè)計圖紙的空缺。

以上問題雖然只是個別現(xiàn)象，但希望引起大家注意。隨著電鍋爐應(yīng)用的普及，電鍋爐房設(shè)計的增多，規(guī)范標(biāo)準(zhǔn)的不斷完善，相信電鍋爐房的電氣設(shè)計水平必將會大大提高。