工業(yè)采暖鍋爐房供電系統(tǒng)的設(shè)計

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工業(yè)采暖鍋爐房是北方地區(qū)廠礦工業(yè)場地、居民小區(qū)一個很重要的配套設(shè)施，由于在正常生產(chǎn)過程中，若系統(tǒng)意外停電，可能造成很嚴(yán)重的后果，所以在鍋爐房設(shè)計階段，選用一種完善、經(jīng)濟(jì)的供電系統(tǒng)方案是非常重要的。

　　根據(jù)本人多年鍋爐房設(shè)計的實踐，采暖鍋爐房供電系統(tǒng)大致可分為以下幾種，具體見下圖“鍋爐房供電系統(tǒng)分類”。

　　下面就以本人設(shè)計并已投入使用的內(nèi)蒙通遼市科爾沁左翼后旗甘旗卡集中供熱工程鍋爐房為例，就電源系統(tǒng)談一下自己的體會。

　　一、工程概況

　　甘旗卡集中供熱工程鍋爐房供熱工程是科爾沁左翼后旗旗政府的重點建設(shè)項目，設(shè)計容量滿足甘旗卡大部分的供熱負(fù)荷。設(shè)計容量為一臺20噸和兩臺35噸鍋爐。電氣的總裝機(jī)容量為1068.2kW，其中一號鍋爐（20t鍋爐）為119.4kW，二號鍋爐（35t鍋爐）為290.4kW，三號鍋爐（35t鍋爐）為290.4kW，公共部分（包括水循環(huán)、補(bǔ)水、上煤、出灰等系統(tǒng)）為453kW。根據(jù)甲方要求采用手動和PLC兩種控制方法。

　　二、高壓電源的選擇

　　供熱鍋爐房工程直接關(guān)系到普通百姓的正常生活，它的重要性是顯而易見的；另外，由于在系統(tǒng)正常運行時，如果系統(tǒng)停電，直接威脅外網(wǎng)供水管路的安全，所以，本鍋爐房應(yīng)按二級負(fù)荷供電。根據(jù)當(dāng)?shù)氐膶嶋H情況，該系統(tǒng)采用雙回10kV電源，一回使用，一回備用。

　　三、低壓供電系統(tǒng)方案的確定

　　1、負(fù)荷初步統(tǒng)計

　　補(bǔ)償前各設(shè)備組的計算負(fù)荷

　　一號鍋爐的計算負(fù)荷為95.5kW

　　二號鍋爐的計算負(fù)荷為232.32kW

　　三號鍋爐的計算負(fù)荷為232.32kW

　　公共部分的計算負(fù)荷為362.4kW

　　2、初步確定低壓供電系統(tǒng)方案

　　由于鍋爐房系統(tǒng)運行本身的高可靠性，要求系統(tǒng)在一臺爐故障、兩臺爐故障、三臺爐故障或供電系統(tǒng)部分故障等嚴(yán)重的情況下，應(yīng)保證不造成大的經(jīng)濟(jì)損失，并能維持系統(tǒng)最基本的運行。如在全部或部分鍋爐故障的情況下，最基本的要求是要保證水循環(huán)系統(tǒng)的正常運行，否則有凍壞管路的危險，造成的損失可能是無法彌補(bǔ)的。反應(yīng)在供電系統(tǒng)方面，就需要選用兩臺變壓器分列運行的系統(tǒng)，并設(shè)置聯(lián)絡(luò)開關(guān)，這樣，在一臺變壓器故障的情況下，另一臺變壓器可保證供暖系統(tǒng)最基本的運行。另外考慮到每臺鍋爐系統(tǒng)運行的可靠性，每臺鍋爐的負(fù)荷應(yīng)由一臺變壓器供電。

　　3、負(fù)荷統(tǒng)計及變壓器的選擇并確定低壓供電系統(tǒng)

　　根據(jù)以上的思想及負(fù)荷的初步統(tǒng)計結(jié)果，按兩臺變壓器進(jìn)行負(fù)荷計算，一臺變壓器（一號變壓器）負(fù)責(zé)一號鍋爐及公共部分的供電，另一臺變壓器（二號變壓器）負(fù)責(zé)二號、三號鍋爐的供電。無功補(bǔ)償采用自動補(bǔ)償屏。

　　由此可見，選用兩臺變壓器分列同時運行，并互為備用的方案，滿足生產(chǎn)過程中對供電系統(tǒng)可靠性的要求。具體見下圖“鍋爐房供電系統(tǒng)圖”。

　　四、高壓供電系統(tǒng)方案的確定

　　由前述可知，鍋爐房高壓供電采用雙回10kV電源，一用一備，選用兩臺變壓器，變壓器同時分列運行。因此，高壓供電系統(tǒng)可采用以下系統(tǒng)，見“高壓配電系統(tǒng)圖”。

　　五、控制系統(tǒng)供電

　　本鍋爐房控制系統(tǒng)包括手動控制和自動控制。手動控制是指操作人員根據(jù)安裝在儀表盤上的二次儀表顯示數(shù)據(jù)并經(jīng)過分析對鍋爐系統(tǒng)實施的控制。自動控制是指PLC系統(tǒng)根據(jù)安裝在現(xiàn)場的一次儀表返回的數(shù)據(jù)對系統(tǒng)進(jìn)行分析并實施對設(shè)備的控制。因此，控制系統(tǒng)供電包括控制臺（儀表盤）供電系統(tǒng)和PLC控制系統(tǒng)的供電?？刂婆_（儀表盤）供電系統(tǒng)又包括用電設(shè)備控制電源系統(tǒng)、各種報警回路電源系統(tǒng)、一次儀表供電系統(tǒng)和二次儀表供電系統(tǒng)。PLC控制系統(tǒng)的供電包括PLC控制模塊供電和工控機(jī)系統(tǒng)供電。

　　為了使鍋爐系統(tǒng)運行更合理，維護(hù)更方便，并滿足鍋爐系統(tǒng)運行高可靠性的要求，在設(shè)計控制部分的供電系統(tǒng)時，應(yīng)考慮以下幾點：

　　1、當(dāng)任意一臺鍋爐停止運行時，應(yīng)保證其它至少一臺鍋爐系統(tǒng)的正常運行或水循環(huán)系統(tǒng)的最基本運行，所以所有鍋爐設(shè)備電源及其控制電源不應(yīng)取自同一段母線，見“鍋爐房供電系統(tǒng)圖”。

　　2、當(dāng)任意一臺變壓器或任意一段母線故障時，不應(yīng)影響其它母線上設(shè)備的正常運行，所以每一臺鍋爐設(shè)備電源與其控制電源應(yīng)取自同一段母線，且兩段母線之間應(yīng)加裝母聯(lián)柜。

　　3、為了增加控制系統(tǒng)的可靠性，同時在某一臺鍋爐停止運行時，控制系統(tǒng)仍然能對其各種參數(shù)進(jìn)行監(jiān)視，就需要從其它母線上引第二電源，作為該鍋爐控制系統(tǒng)電源的后備電源。

　　4、為了保證上位機(jī)系統(tǒng)的正常運行，上位機(jī)供電系統(tǒng)應(yīng)增設(shè)UPS電源。

　　5、任何一臺鍋爐的任意一個參數(shù)的一次測量儀表、二次測量儀表應(yīng)取自同一個電源，且應(yīng)使用同一個保護(hù)元件保護(hù)。如某一臺鍋爐的風(fēng)門調(diào)節(jié)系統(tǒng)，手操器、調(diào)節(jié)器和執(zhí)行器應(yīng)由一個電源供電，并采用一個熔斷器保護(hù)。具體見下圖“風(fēng)門控制系統(tǒng)供電系統(tǒng)圖”。

　　6、電機(jī)等動力設(shè)備由單獨控制電源統(tǒng)一供電，同一系統(tǒng)的設(shè)備控制電源應(yīng)為一個，且取自同一個回路。如鍋爐燃燒系統(tǒng)中的鼓風(fēng)機(jī)、引風(fēng)機(jī)和爐排電機(jī)的控制電源應(yīng)為一個，且接自同一個熔斷器（或自動開關(guān)）。

　　綜上所述，為了保證鍋爐系統(tǒng)運行的高可靠性，在設(shè)計鍋爐房控制部分的供電系統(tǒng)時，應(yīng)綜合考慮在不同條件下的具體情況。在設(shè)計實踐中，可參考下圖“鍋爐房控制系統(tǒng)供電系統(tǒng)圖”。需要說明的是：

　?、僭搱D中并未包括接地系統(tǒng)；

　　②一號鍋爐的省略部分與圖中給出的部分類似；

　　③二號、三號鍋爐同一號鍋爐類似，圖中未給出；

　　④本圖只對供熱鍋爐的部分系統(tǒng)進(jìn)行了表述，具體設(shè)計時應(yīng)根據(jù)不同的鍋爐類型、工藝過程具體考慮。