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項目需求書一、項目背景根據(jù)我校石油工程學院專業(yè)群建設布局和地熱開發(fā)技術專業(yè)實踐教學的需要，按照實物和微縮仿真相結合的方式，開發(fā)建設一套包括井口、換熱系統(tǒng)、回灌系統(tǒng)、供暖終端等在內(nèi)的實踐教學裝置，不僅可以滿足地熱開發(fā)技術專業(yè)的教學需要，還能積極承擔相關培訓業(yè)務。打造一個集教學、科研、實踐于一體的地熱能專業(yè)人才培養(yǎng)平臺，使學生能夠系統(tǒng)學習地熱能開發(fā)利用相關技術，提升實踐操作能力，滿足行業(yè)對復合型人才的需求。購置內(nèi)容包括：①地熱抽灌模擬系統(tǒng)；②地熱能發(fā)電模擬系統(tǒng)；③換熱站模擬系統(tǒng)；④仿真軟件系統(tǒng)；⑤采集控制系統(tǒng)等構成。本項目屬于工業(yè)。二、技術需求序號單元技術要求數(shù)量備注1▲地熱抽灌模擬系統(tǒng)主材：不銹鋼容器、有機玻璃井筒、金屬框架操作平臺構成?！?、地熱抽采構成及功能要求：（1）熱水井井口：可實現(xiàn)實際開關井操作，材質(zhì)：碳鋼，耐壓≥16MPa，耐溫≥120℃；（2）抽采井身結構：采用高透光有機玻璃材質(zhì)制作，包括：油管、套管、井壁結構等，直觀反應井身構造，有機玻璃井筒：透光率≥92%，耐壓≥08MPa；結構細節(jié)：展示套管≥Φ60mm、油管≥Φ20mm、水泥環(huán)等分層結構；（3）潛水電泵：采用不銹鋼泵體，可實際開展熱水抽采、流量變頻調(diào)節(jié)功能，流量調(diào)節(jié)范圍：05-15m3/h，變頻控制精度±01m3/h；耐溫：長期運行耐溫≥90℃，配備過熱保護；材質(zhì)：不銹鋼泵體，IP68防水等級；（4）地熱儲層燈光動態(tài)演示模型：包括地層背景墻、LED冷熱水動態(tài)模擬，形象的展現(xiàn)地下水抽取、冷熱水運移工況模擬，LED動態(tài)模擬：冷熱水區(qū)分色（藍色、紅色）；地層背景墻：地質(zhì)層理（砂巖、裂隙帶），比例1:50；（5）加熱器及水箱：由電加熱器、不銹鋼水箱，用于承裝地下水及實際模擬地下熱水，具有水位觀測、排污等功能，模擬地下熱水1套的存儲，內(nèi)置功率可調(diào)節(jié)的加熱器，通過調(diào)節(jié)其功率，能模擬60~90℃不同溫度的地下熱水，加熱功率：15-6kW可調(diào)，控溫精度±1℃；水箱容積：≥50L，不銹鋼材質(zhì)?！?、地熱回灌構成及功能要求：（1）注水泵：將換熱站中換熱完畢、溫度降低的水注入回灌井，實現(xiàn)水的循環(huán)利用。采用不銹鋼泵體，可實際開展冷水回注、流量變頻調(diào)節(jié)功能，流量03-15m3/h，揚程≥15m，支持PID閉環(huán)控制；（2）回灌井井口：可實現(xiàn)實際開關井操作，材質(zhì)：碳鋼，耐壓≥16MPa，耐溫≥120℃；；（3）回灌井身結構：采用高透光有機玻璃材質(zhì)制作，包括：油管、套管、井壁結構等，直觀反應井身構造；（4）隱藏式緩沖罐：接收換熱后的低溫水，并將其回灌至模擬的地下環(huán)境，形成回流壓力緩沖壓力，隱藏式部署，具備排污功能，容積≥10L，工作壓力06-10MPa；（5）阻力裝置調(diào)節(jié)閥：模擬地下回灌過程中的阻力。緩沖罐用于儲存回灌水，起到緩沖和穩(wěn)定水流的作用，確?；毓噙^程的連續(xù)性。通過計算機實現(xiàn)回流流量控制，電動比例閥，流量控制誤差≤2%；（6）平臺框架操作平臺：用于安裝熱水井、回灌井、地層及井身等裝置，平臺采用帶地層背板+金屬框架結構，配備可移動式操作梯便于井口流程操作之用，框架材質(zhì)：Q235B碳鋼，靜電噴涂防腐，承重≥250kg/m2。2地熱能發(fā)電模擬系統(tǒng)主材：亞克力為主材制作、工況模擬燈光、動態(tài)可旋轉(zhuǎn)、展教平臺構成，集成在大流程中。1、蒸汽發(fā)電構成及功能要求：（1）汽水分離器：將抽取的地熱水汽經(jīng)汽水分離器分離后，形成2種獨立介質(zhì)。對汽水分離器進行模型化制作，開視窗內(nèi)部鑲嵌氣態(tài)模擬器，模型材質(zhì)：透明亞克力，壁厚≥2mm；動態(tài)模擬：內(nèi)置霧化噴頭模擬蒸汽生成，分離效率≥95%（可視界面顯示分離過程）；（2）蒸汽罐：進一步提純蒸汽，分離小部分液態(tài)介質(zhì)，純氣態(tài)高溫蒸汽用于驅(qū)動渦輪機運轉(zhuǎn)。對蒸汽罐進行模型化制作，采用透明帶內(nèi)部結構模式制作，內(nèi)部鑲嵌燈光條模擬1套介質(zhì)流動；（3）渦輪機：高溫高壓的工作介質(zhì)會驅(qū)動渦輪機旋轉(zhuǎn)。渦輪機的旋轉(zhuǎn)運動通過傳動裝置與發(fā)電機相連，從而帶動發(fā)電機發(fā)電。采用半剖結構制作模型，要求可觀看主體結構并可運轉(zhuǎn)動作模擬；（4）發(fā)電機：由渦輪機帶動發(fā)電機運轉(zhuǎn)，從而發(fā)出電能。采用半剖結構制作模型，要求可觀看主體結構并可運轉(zhuǎn)動作模擬。2、熱水發(fā)電構成及功能要求：（1）換熱器：將分離后的熱水進入換熱器用于加熱介質(zhì)B“氯乙烷--常壓下沸點為124℃”，時期迅速汽化，從而驅(qū)動汽輪機做功；（2）渦輪機：以高溫蒸汽驅(qū)動渦輪機旋轉(zhuǎn)，采用半剖結構制作模型，要求可觀看主體結構并可運轉(zhuǎn)動作模擬；（3）發(fā)電機：由渦輪機帶動發(fā)電機運轉(zhuǎn)，從而發(fā)出電能。采用半剖結構制作模型，要求可觀看主體結構并可運轉(zhuǎn)動作模擬；（4）冷卻器（空冷式）：將做功完成后的“氣態(tài)氯乙烷”進行降溫處理，從而迅速轉(zhuǎn)化為“液態(tài)氯乙烷”，達到循環(huán)重復利用的目的?？绽淦鞑捎媚Ｐ椭谱?，風扇可旋轉(zhuǎn)，同時采用2段不同顏色的燈帶分別模擬“氣態(tài)與液態(tài)的氯乙烷”；3換熱站模擬系統(tǒng)主材：不銹鋼容器、有機玻璃井筒、金屬框架操作平臺構成（1）板式換熱器：采用一組或兩組板式換熱器，實現(xiàn)熱水與用戶側(cè)循環(huán)水之間的熱量交換。通過板片的緊密排列和熱傳導，高效地將熱水的熱量傳遞給用戶側(cè)循環(huán)水，換熱面積：≥12m2，設計壓力10MPa，換熱效率≥80%；（2）變頻循環(huán)泵：安裝在小水槽與板式換熱器之間，通過調(diào)節(jié)泵的轉(zhuǎn)速，控制用戶側(cè)循環(huán)水的流量，進而實現(xiàn)對換熱參數(shù)（如換熱量、出水溫度等）的精確控制，控制精度：流量±2%，壓力±3%；響應時間：≤5s，支持ModbusRTU通訊協(xié)議；（3）緩沖儲罐：儲存用戶側(cè)循環(huán)水，為板式換熱器提供穩(wěn)定的水源，并可作為觀察和檢測循環(huán)水參數(shù)的位置；（4）暖氣片：模擬用戶端的設備，在暖氣片1套前段加裝流量表、熱量表、溫度傳感器等儀表，通過設定的暖氣片工作溫度，自動調(diào)節(jié)流速、達到穩(wěn)定供暖的效果；（5）換熱參數(shù)檢測儀表：包括具備遠傳/就顯功能的壓力、溫度、流量儀表，講檢測數(shù)據(jù)上傳至計算機控制系統(tǒng)，系統(tǒng)根據(jù)用戶設定的目標溫度數(shù)值，控制變頻泵的流速，從而達到控溫的目的，溫度傳感器：PT100，量程0-150℃，精度±05℃；流量計：電磁式，量程0-5m3/h，精度±1%；數(shù)據(jù)遠傳：4-20mA/RS485雙輸出，刷新頻率≥1Hz；（6）故障模擬：模擬換熱站流程發(fā)生管道堵塞、腐蝕泄露的故障模擬，可在儀表上通過數(shù)據(jù)反映出來，開展故障的排除訓練，故障類型：管道堵塞（可調(diào)阻力閥）、腐蝕泄露（模擬泄漏點流量0-1L/min）。4仿真軟件系統(tǒng)（1）數(shù)據(jù)監(jiān)測系統(tǒng)：用于監(jiān)測安裝于訓練平臺上的壓力、溫度、流量、變頻器等自控儀表的參數(shù)，實時顯示：多參數(shù)同屏（壓力、溫度、流量、功率）；報警閾值：自定義設置，聲光報警+彈窗提示；歷史數(shù)據(jù)：存儲周期≥1年，支持CSV導出；（2）參數(shù)控制系統(tǒng)：根據(jù)用戶設定的目標參數(shù)，自動調(diào)節(jié)與控制變頻器運轉(zhuǎn)速度，達到控溫目的，具有參數(shù)設定、參數(shù)報警、歷史曲線等功能；（3）數(shù)據(jù)管理系統(tǒng)：建立地熱能實驗數(shù)據(jù)管理系統(tǒng)，方便學生記錄、存儲和分析實驗數(shù)據(jù)，提高數(shù)據(jù)處理能力；（4）地熱能發(fā)電模擬仿真軟件：通過離線軟件與實物模型的交互實現(xiàn)地熱能發(fā)電教學功能，交互功能：參數(shù)輸入（地熱溫度、流量）→輸出發(fā)電功率曲線；虛擬界面：與實物設備同步操作，支持離線仿真；（5）教學資源：開發(fā)涵蓋地熱能勘探、鉆井、發(fā)電、供暖等環(huán)節(jié)的多媒體教學課件1套，含原理動畫、操作視頻、故障案例庫。1套5采集控制系統(tǒng)計算機用于部署軟件系統(tǒng)，工業(yè)計算機：i5處理器/8GBRAM/256GBSSD，23寸觸摸屏；采控系統(tǒng)用于采集儀表數(shù)據(jù)、控制調(diào)節(jié)閥、變頻泵調(diào)速等，采控模塊：16通道AI/8通道AO，支持ModbusTCP/Profinet協(xié)議。1套合計：