中央熱水器的電氣自動化設計與改造

孫鵬

摘要：利用電氣自動化技術改進和改造各種設施設備，可以改變原有低性能、低效率、高資源的方式，響應節能減排號召，從而實現成本削減、經濟效益提升的需求。現以實際項目為例，基于改進目的和要求，重點針對RSJ-380/S-820中央熱水器提出電氣自動化改造方案，并對此進行了詳細探討，以實現節能降本的目標。

關鍵詞：電氣自動化;液位繼電器;時控開

0? ? 引言

2017年6月，中鐵十八局集團第五工程有限公司渝黔高速項目部進場臨建，由于工程款項未能按時撥付，前期資金壓力較大。為有效利用現有資金，控制臨建成本，故項目部的日常辦公和生活選址在當地原有閑置公寓。經現場考察發現，一臺閑置的型號為RSJ-380/S-820的中央熱水器具有很高的利用價值，但由于此設備陳舊，除兩個冷、熱儲水罐和主機無損壞外，其余控制部分損毀嚴重，因此提出使用電氣自動化設計對原有控制系統進行改造，讓控制系統更滿足公司的使用需求。

1? ? 改進目的及要求

1.1? ? 改進目的

為節約成本、響應節能減排政策，充分利用現有閑置的舊設備，同時也為了提高項目部職工的生活水平，對閑置的中央熱水器進行電氣自動化改造是完美的措施[1]。當今社會，科學技術發展的目的之一就是將人工成本、材料成本等降到最低，從而更多地提高產能。“節能降本”是大到國家、小到公司集體控制經濟效益核心的手段，因此節約成本是一個項目完成的重中之重。

1.2? ? 電氣自動化改進要求

（1）實現自動上水控制。利用現場舊有不銹鋼冷水儲水罐，重新設計改造電氣化自動控制系統，自動存放自來水，以滿足職工生活用水需求。（2）實現用水高峰期自動控制增壓。考慮到用熱水高峰期，熱水箱內壓力降低，水流變小，滿足不了多人同時使用的要求，需對中央熱水器熱水出口進行定時增壓控制，以保證用水高峰期間的用水量。

2? ? 電氣自動化改進方案

2.1? ? 方案設計

本次改造方案示意圖如圖1所示。（1）自動上水控制系統由液位繼電器、交流繼電器和電磁閥3個部分構成。工作原理是隨著水位降低，觸發液位繼電器啟動，繼而電磁閥打開，水流可以自動進入儲水罐;待水位到達極值觸發液位繼電器而終止工作，電磁閥隨之關閉，阻止水流進入儲水罐，形成完整的自動上水閉環，實現自動化控制。（2）高峰用水增壓系統由時控開關、交流接觸器和增壓泵3個部分組成。根據設置時間，時控開關自動定時開關，交流繼電器跟隨工作，完成定時自動增壓。

2.2? ? 電氣元件選型

根據改造設計，考察電氣元件的性能和型號。此次改造所需的主要材料型號如下：（1）500 mm×600 mm室外配電箱1個。（2）AC220 V液位繼電器1個，此元件可以實現儲水罐上水自動控制，隨時保持水箱的水位在最高位。最終選定型號為德力西JYB-714，此元件主要由電壓變換器、整流穩壓器、比較放大器、電子開關、執行繼電部件和外殼、插頭等部件組成。本產品體積小，安裝方便，性能可靠，抗干擾性能強，控制距離長。（3）微電腦時控開關1個，此元件型號為德力西KG361T，其主要優勢在于：1）工作電壓220 V/50 Hz;2）消耗功率1 W;3）不受停電影響，內部自動充電;4）最高可以達到一天20次開關設置;5）手/自動兩用。（4）交流接觸器2個，要求型號為CJX2-1810，此元件優勢在于擁有1 000萬次的機械壽命和100萬次電壽命，可以完全滿足使用要求。（5）AC220 V不銹鋼外殼增壓泵1臺。（6）2×2.5電纜300 m。（7）電磁閥1個、空氣開關3個以及其他材料。

3? ? 改造方法及元件安裝

3.1? ? 增壓泵安裝

在原有熱水器出水口切開管道，安裝并固定增壓泵，引出增壓泵電機電源線并穿管引至配電箱。增壓泵必須按照“安裝方式”中標明的水平或垂直方向安裝，不能反方向安裝，看標明指示箭頭方向是否與泵體和水流方向保持一致，而且不能安裝在最頂端，應安裝在水位最低點。需要注意的是，為了方便日后維修，應在泵進口管路顯眼位置安裝一個控制閥門，以調節水流流速。首次使用時要先將泵蓄滿水，將螺塞使勁旋緊，確保管路之間連接處無縫隙、緊嵌，一旦出現漏氣情況，必將使泵的揚程不夠而完成不了抽水工作。而且泵腔內未進水前，應避免電器連軸轉對泵體內密封系統造成損壞。增壓泵電機線圈內必須配有安全保護器，從而在泵體發生故障或抽水工作不順利造成溫度過高時能保護機器自動斷路，待溫度降到安全規定值內方可恢復正常運作。

3.2? ? 液位繼電器安裝

液位繼電器就是控制液面的繼電器，主要工作原理是借助液體的導電性能來控制繼電器在安全閾值內的工作狀態，超出安全閾值則相應做出中斷電源的保護動作。其中的核心元件傳感器由銅片制成，銅片分高、中、低三線，高線是水位最高點，蓄水水位到此自動停止;中線設為常觸點;低線是自動進水提示點，水位降至此線將開啟進水設置。所有液體中水屬于導電性較差的液體之一，不能完成直接觸動繼電器的工作，相應地，要想用水推動繼電器工作，必須將電流值調大，水才能觸發繼電器。

根據液位繼電器的原理和使用說明，在水箱中裝低、中、高3個銅片，分別接好線路，穿管引出到配電箱，在配電箱中安裝好液位繼電器底座，根據接線圖接好線路。

3.3? ? KG361T微電腦時控開關安裝

微電腦時控開關主要是以微電腦處理器為中樞，支配其余電子電路完成開關控制，最高可設置成每天或一周內20次不同時間的開/關控制。型號為KG361T的微電腦時控開關優勢在于配置的備用電池區別于普通的電池，是用充電鎳氫電池作為備用電源，如若出現大范圍供電中斷，可以記憶存儲9個月以上的各項數據，并且計時顯示不會出現斷檔。

（1）微電腦時控開關安裝。安裝工作要按使用說明指示逐步進行，首先要在配電箱安裝并固定KG361T微電腦時控開關，再看安裝說明中的微電腦時控開關原理和接線圖接好線路，將增壓泵電機電源線安裝至交流接觸器。

（2）微電腦時控開關設置。根據KG361T微電腦時控開關說明書設置自動控制時間。根據渝黔項目部作息時間和實際用水情況，本次改進設置時間為每天06：00—07：00、12：00—13：00、18：00—22：00。

3.4? ? 交流接觸器安裝

交流接觸器的工作原理是根據線圈通入電源，促使靜鐵芯產生電磁吸力，并將動鐵芯吸合，實現觸頭系統與動鐵芯聯動工作，使動鐵芯帶動3條動觸片同時出現觸動指示，接觸主觸點關閉，主觸點機械相連的輔助常閉觸點則斷開，輔助常開觸點打開，從而接通電源;輔助常開觸點斷開，從而切斷電源。（1）交流接觸器安裝。根據改進方案設計要求，安裝好液位繼電器和時控開關后，安裝配套的交流接觸器，然后按照接線圖擺清電子線路位置，最后將繼電器安裝固定在配電箱中。（2）配電箱制作。配電箱內合理布置、固定電氣元件，要做到布置有序、接線方便。

3.5? ? 整體安裝及調試

（1）必須遵循設計方案、符合改進目標，嚴格按照建筑電氣施工規范的要求，安裝部署整體規劃排線[2]。（2）根據施工規范和要求安裝好配電箱并固定。（3）安裝其他配套的電氣元件，接好線路。（4）接通所有線路后仔細檢查線路，做到不能出現任何問題。（5）詳細檢查完系統后方可接入主電源進行調試工作。（6）調試完成后對所有線路進行整理并編號。

4? ? 電氣安裝規范與要求

（1）電纜（線）敷設前要進行規范鋪設，要仔細檢查外觀及導電通暢情況，再用直流500 V兆歐表測量絕緣電阻狀況是否合格，要求電阻值>5 MΩ。（2）電氣線路敷設需美觀合理，線路電極方向一致，不錯亂敷設。（3）電氣線路敷設首先要考慮環境干燥、安全且沒有腐蝕性介質排放、沒有強磁場和強靜電場干擾的規范區域。如果區域選取受其他條件干擾，要相應配備適當保護措施。（4）所有線路敷設工作完成后，必須進行規范校線及編號。（5）切勿以通電狀態進行電氣線路絕緣測試，要斷開所有設備。（6）敷設電纜勿交叉亂放;避免電纜線之間或和其他硬物體的摩擦，保持相對距離;安裝固定時松緊合理。（7）相同回路電線應穿于相同管路內，但管路內總根數應<8根，而且電線總截面積（包括絕緣外皮）不能超過管內截面積的40%。（8）安裝完畢后，電源箱內端子板兩端的線路要按線路屬性對應編號。（9）要對導線與接線端子板、儀表、電氣設備等通電連接時保留規范要求的距離。

5? ? 結語

經過對此中央熱水器的電氣自動化改進，實現了自動上水控制和熱水循環定時自動控制，達到了使用要求和目的。電氣自動化也可以節約有限的資源，降低成本費用。如何合理發揮電氣自動化的優勢是企業需重點考慮的課題，電氣自動化必將穩步推廣應用，因此掌握其效益核心勢在必行。

[參考文獻]

[1] 童文.電氣工程及自動化智能化技術在建筑電氣中的應用[J].中國設備工程，2021（4）：183-184.

[2] 仲小榮.建筑電氣工程中電氣自動化的應用[J].中國建筑金屬結構，2021（1）：120-121.