CN100353629C - 电热锅炉电加热元件的报警保护装置 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种电热锅炉电加热元件的报警保护装置，包括：设在电热锅炉中的电加热组件(DR)，其中性点(O)端与三相交流电的中性线(N)连接；其特点是：在中性点(O)端与中性线(N)间设有缺相报警保护装置；它包括：断路器(CB)，它具有多个同步联动的触点，常闭触点(CB1)串接在电加热组件(DR)中性点与三相交流电中性线(N)之间；缺相保护部件，由停止按钮(TA)、启动按钮(QA)和接触器(C)组成，连接在断路器(CB)常闭触点CB2端；接触器(C)的触点(C1、C2、C3)分别串接在电加热元件(DR)与三相交流电之间，触点(C4)与启动按钮(QA)并接。由此当电加热元件(DR)在运行中发生缺相损坏时，能及时检测故障且实行保护与报警控制；并使电加热元件退出投运状态，提高电加热锅炉的使用安全性能。

Description

电热锅炉电加热元件的报警保护装置

技术领域

本发明涉及一种用于电热锅炉中的缺相报警保护装置，尤其涉及一种能在电热锅炉电加热元件运行中进行检测、报警、保护的电热锅炉电加热元件的缺(断)相报警保护装置。

背景技术

目前生产的电热锅炉大多数采用的是以电阻丝作发热体的电加热元件，在实际运行时为了保持电网平衡，一般都将三根电加热元件按Y型或Δ型连接成一组后接入电网运行的。由于每根电加热元件具有一定的使用寿命，而且也不可能完全相同，随着运行时间的增长，一组电加热元件中的某一根电阻丝便会先断裂，对该组电加热元件就发生了缺(断)相故障。故障一旦发生，若不能及时报警，对锅炉的运行控制会产生很大的影响。首先，当根据控制要求需要投入该组运行时其实际投运功率只为设计功率的三分之二(中性点引出线接电源N极的Y型连接或Δ型连接的情况下，Y型连接时更小)在此情况下，若同组的第二根电加热元件再断裂，则其实际投运功率再次按比例减小，最终当同组的三根电加热元件全部断裂时，其实际投运功率即为零。这些故障如果没有及时有效的检测手段和保护装置，而未被及时检测处理，那么电热锅炉加热的自动控制也将失控，导致不能正常运行。

上述现象仅只是一组电加热元件发生故障时的情况。通常一台电热锅炉根据其容量及控制要求的不同，可以有多组、甚至几十组电加热元件，如果逐组逐根发生故障又没有相应措施可采取的话，后果将是很严重的。起初可能因为投入功率不能满足控制需求而频繁切换投运组数，继而出现从表面现象看锅炉处于全功率投运状态，而实际出力却达不到需求的状况，最终甚至可导致不出力的情况发生。然而目前现有技术电热锅炉中并没有对电热锅炉电加热元件的缺(断)相检测、报警、保护设置切实有效装置。

发明内容

本发明的目的在于提供一种改进的电热锅炉电加热元件的缺(断)相报警保护装置，它对电热锅炉中的电加热组件在运行中损坏造成的缺相能及时检测、报警、并自动保护。

本发明的目的是这样实现的：

一种电热锅炉电加热元件的缺(断)相报警保护装置，包括：设在电热锅炉中的由三根电加热元件DRA、DRB、DRC采用星形连接构成的电加热组件DR，三电加热元件DRA、DRB、DRC的中性点O端与三相交流电的中性线N连接；其特点是：

在所述的三根电加热元件DRA、DRB、DRC的中性点O端与三相交流电的中性线N之间设有缺相报警保护装置；该缺相报警保护装置包括：

一断路器CB，该断路器CB设有多个同步联动的触点，常闭触点CB1串接在电加热组件DR的中性点与三相交流电的中性线N之间；

一缺相保护部件，该缺相保护部件连接在断路器CB的常闭触点CB2，缺相保护部件包括，一停止按钮TA和一启动按钮QA，停止按钮TA的一触点与断路器CB常闭触点CB2连接，另一触点与启动按钮QA一触点连接，以及一串接在启动按钮QA与三相交流电中性线N之间的接触器C；该接触器C设有多个触点，触点C1、C2、C3分别串接在电加热元件DRA与三相交流电A、电加热元件DRB与三相交流电B、电加热元件DRC与三相交流电C之间；触点C4与启动按钮QA并接。

在上述的电热锅炉电加热元件的缺(断)相报警保护装置中，其中，所述的断路器CB两个同步联动的触点CB1和CB2动作相反，常闭触点CB1串接在电加热组件DR的中性点与三相交流电的中性线N之间；常开触点CB2的一端与三相交流电A和缺相保护部件的停止按钮TA一触点连接；

所述的该缺相报警保护装置还包括：一缺相报警部件，该缺相报警部件的一端连接在所述的断路器CB常开触点CB2的另一端，缺相报警部件由彼此并联的一信号指示灯XD与一蜂鸣器DL组成，缺相报警部件的另一端与三相交流电中性线N连接。

在上述的电热锅炉电加热元件的缺(断)相报警保护装置中，其中，所述的断路器CB设有多个触点CB1、CB2、CB3，常闭触点CB1串接在电加热组件DR的中性点与三相交流电的中性线N之间；常闭触点CB2串接在三相电A和由一停止按钮TA、一启动按钮QA和一接触器C组成的缺相保护部件之间；常开触点CB3串接在三相交流电A和由信号指示灯XD和蜂鸣器DL组成的缺相报警部件之间。

在上述的电热锅炉电加热元件的缺(断)相报警保护装置中，其中，所述的断路器CB的相关触点通过电缆线与工业控制计算机的信号输入端连接。

在上述的电热锅炉电加热元件的缺(断)相报警保护装置中，其中，在所述的电热锅炉中设有与多组电加热组件DR配套的多组缺相报警保护装置。

本发明电热锅炉电加热元件的缺(断)相报警保护装置由于采用了上述的技术方案，使之与现有技术相比，具有以下的优点和积极效果：

1.本发明由于在保护装置中设有具有多个常闭或常开触点的断路器CB，因此，当电加热元件DR在运行中发生缺相损坏时，不仅能及时检测故障，并能及时采取措施控制其控制回路的工作，且接通报警指示回路；

2.本发明由于在保护装置中设有接触器C，当电加热元件DR发生缺相损坏，断路器CB控制接触器断电，使接触器的所有触点断开，同时使电加热元件与三相交流电的连接也断开，从而使电加热元件退出投运状态，因此，极大地提高了电加热锅炉的使用安全性，避免事故发生，有效地起到缺相保护作用；

3.本发明保护装置安装方便，它可直接与其它控制元器件一起夹持在设备中的凹型导轨上；且调试方便，人为断开电加热元件的任一接点即可调试出其是否起到报警保护作用。

附图说明

通过以下对本发明电热锅炉电加热元件的缺(断)相报警保护装置的若干实施例结合其附图的描述，可以进一步理解本发明的目的、具体结构特征和优点。其中，附图为：

图1是电热锅炉电加热元件的缺相保护装置的理论电原理图；

图2是图1中电加热元件星形连接在三相电源上的相位矢量图；

图3是电热锅炉电加热元件的缺相保护装置中缺相状态的电原理图；

图4是图3中电加热元件星形连接在三相电源上呈缺相状态的相位矢量图；

图5是依据本发明提出的电热锅炉电加热元件的缺(断)相报警保护装置第一实施例的电原理图；

图6是本发明电热锅炉电加热元件的缺(断)相报警保护装置第二实施例的电原理图；

图7是本发明电热锅炉电加热元件的缺(断)相报警保护装置第三实施例的电原理图。

具体实施方式

请参见图1和图2所示，其中，图1是电热锅炉电加热元件的缺相保护装置的理论电原理图，图2是图1中电加热元件星形连接在三相电源上的相位矢量图。

从试验结果和理论分析，提出一种适用于有中性点引出线的星形连接的电加热元件缺(断)相保护装置的设计依据：

图1中DRA、DRB、DRC是连接在A、B、C三相电源上的电加热组件DR。断路器CB串接在电加热组件DR中性点O端与三相四线制电源中线N之间。断路器CB设有同步联动的辅助触点CBf，系统正常运行时，理想状态下，同组的三根电加热元件DRA、DRB、DRC的阻值大小及性质完全相同，为三相平衡负载，此时各相电流IAO端、IBO端、ICO端有效值相同；其矢量图如图2所示，相位各相差120度，流经断路器CB的电流ION端＝IAO端+IBO端+ICO端必定为零，则断路器CB保持其原有接通状态不变。

请参见图3和图4所示，图3是电热锅炉电加热元件的缺相保护装置中缺相状态的电原理图；图4是图3中电加热元件星形连接在三相电源上呈缺相状态的相位矢量图。当同组的三根电加热元件中的某一根断裂，即发生了缺(断)相故障，在图3中以A相为例，假设DRA被烧断，则AO端支路开路，此时流经A相的电流IAO端为零，那么流经断路器CB的电流ION端＝IAO端+IBO端+ICO端＝O+IBO端+ICO端≠0，其有效值为原A相电流IAO端的有效值，方向与IAO端相反；矢量图如图4所示，即故障发生时，ON支路中的电流有效值从零猛增到原相电流有效值。此时串接在ON支路中的断路器CB将瞬时动作，常闭触点断开，与辅助触点CBf连接的控制回路工作，从而起到保护作用；断路器CB的辅助触点CBf，还可以通过电缆线接入工业控制计算机的信号输入端，那么当缺(断)相故障发生，CBf动作，该信号被工业控制计算机接受后，可根据需要使其作出相应反应，以满足所需功能。

实际上，由于同组的三根电加热元件的参数不可能完全相同，因此在正常运行的情况下ON支路中的电流不可能绝对为零，总会有一定的数值，该值大小取决于三根电加热元件的对称性。通常在装配电加热元件时一般都经过严格选择，使组成同组的三根电加热元件的阻值基本相同，因此，该值不会太大，一般在1A以内。实际选用断路器CB时，为确保可靠性，一般选额定电流在2-3A之间，以确保在正常运行时不误动作，并且当缺(断)相故障发生时能准确无误地起作用。

请参见图5所示，这是本发明电热锅炉电加热元件的缺(断)相报警保护装置第一实施例的电原理图。图5中，设在电热锅炉中的由三个电加热元件DRA、DRB、DRC采用星形连接构成电加热组件DR，在三根电加热元件DRA、DRB、DRC的中性点O端与三相交流电的中性线N之间设有缺相报警保护装置；该缺相报警保护装置包括：

一断路器CB，该断路器CB设有多个同步联动的触点，在本实施例中设置有两个动作一致的常闭触点CB1和常闭触点CB2，常闭触点CB1串接在电加热组件DR的中性点O端与三相交流电的中性线N之间；

一缺相保护部件，该缺相保护部件连接在断路器CB的常闭触点CB2，缺相保护部件包括，一停止按钮TA和一启动按钮QA，停止按钮TA的一触点与断路器CB常闭触点CB2连接，另一触点与启动按钮QA一触点连接，以及一串接在启动按钮QA与三相交流电中性线N之间的接触器C；该接触器C设有多个触点，在本实施例中，触点C1、C2、C3分别串接在电加热元件DRA与三相交流电A、电加热元件DRB与三相交流电B、电加热元件DRC与三相交流电C之间，触点C4与启动按钮QA并接；启动按钮QA、停止按钮TA与接触器C控制了三根电加热元件DRA、DRB、DRC的投运和停运。

在本实施例中，当电加热元件在正常运行状况下发生缺(断)相故障时，断路器CB的常闭触点CB1断开，常闭触点CB2立即断开缺相保护部件的控制回路，使接触器C断电，接触器C的触点C1、C2、C3也即断开，从而使三根电加热元件DRA、DRB、DRC退出投运状态，起到保护的作用。

请参见图6所示，这是本发明电热锅炉电加热元件的缺(断)相报警保护装置第二实施例的电原理图。图6中，设在电热锅炉中的由三个电加热元件DRA、DRB、DRC采用星形连接构成电加热组件DR，在三根电加热元件DRA、DRB、DRC的中性点O端与三相交流电的中性线N之间设有缺相报警保护装置；与第一实施例(图5)不同的是，缺相报警保护装置包括：一断路器CB，一缺相报警部件。其中，

断路器CB在本实施例中设置有两个同步联动且动作相反的触点CB1和CB2，常闭触点CB1串接在电加热组件DR的中性点与三相交流电的中性线N之间；

缺相保护部件连接在断路器CB常开触点CB2的一端，即缺相保护部件连接在三相交流电A和三相交流电的中性线N的之间，三相交流电A和缺相保护部件的停止按钮TA一触点连接；

缺相报警部件连接在常开触点CB2的另一端，即缺相报警部件连接在常开触点CB2的另一端和三相交流电的中性线N的之间，该缺相报警部件由彼此并联的一信号指示灯XD与一蜂鸣器DL组成，缺相报警部件的另一端与三相交流电中性线N连接。

在本实施例中，当电加热元件在正常运行状况下发生缺(断)相故障，断路器CB动作，断路器CB中的常闭触点CB1断开，常开触点CB2立即接通缺相报警部件回路，信号灯XD点亮，指示缺(断)相故障发生，同时，蜂鸣器DL发出警报声；起到报警作用。

请参见图7所示，这是本发明提出的电热锅炉电加热元件的缺(断)相报警保护装置第三实施例的电原理图。图7中，设在电热锅炉中的由三个电加热元件DRA、DRB、DRC采用星形连接构成电加热组件DR，在三根电加热元件DRA、DRB、DRC的中性点O端与三相交流电的中性线N之间设有缺相报警保护装置；缺相报警保护装置包括：一断路器CB，一缺相保护部件、一缺相报警部件。其中，

断路器CB在本实施例中设置有三个触点，即常闭触点CB1、常闭触点CB2和常开触点CB3，其中，常闭触点CB1串接在电加热组件DR的中性点与三相交流电的中性线N之间；

缺相保护部件与断路器CB常闭触点CB2相连接，即缺相保护部件连接在三相交流电A和三相交流电的中性线N的之间，其中，三相交流电A和缺相保护部件的停止按钮TA一触点连接；

缺相报警部件与断路器CB常开触点CB3相连接，即缺相报警部件连接在三相交流电A和三相交流电的中性线N的之间。

在本实施例中，当电加热元件在正常运行状况下发生缺(断)相故障，断路器CB动作，断路器CB中的常闭触点CB1断开，断路器CB中的常闭触点CB2也断开缺相保护部件的控制回路，使接触器C断电，接触器C的触点C1、C2、C3也即断开，从而使三电加热元件DRA、DRB、DRC退出投运状态，与此同时，断路器CB中的常开触点CB3闭合，接通缺相报警部件回路，信号灯XD点亮，指示缺(断)相故障发生，同时，蜂鸣器DL发出警报声；从而起到报警与保护的作用。

在上述第一、二、三实施例中，断路器CB的辅助触点即常闭触点CB2和常开触点CB3，还可以通过电缆线接入工业控制计算机的信号输入端，那么当缺(断)相故障发生，CB1、CB2和CB3相应动作，该信号被工业控制计算机接受后，可根据需要使其作出相应反应，以满足所需功能。

从上述可知，电热锅炉电加热系统中，设有本发明缺相报警保护装置后，一旦某根电加热元件断裂，对应的保护装置便会在数秒钟内动作，指示该组有缺(断)相故障，同时可根据需要确定是否需要断开控制回路；在电热锅炉中设有与多组电加热组件DR配套的多组缺相报警保护装置，电加热系统中使用了该装置后，从而不仅解决了由于电加热元件本身断裂造成缺(断)相故障带来的所有问题，对负载侧起到了报警与保护的作用；同时，对在电热锅炉中的电加热元件以上的部分的缺相同样能够起到报警保护作用，即对电源侧的缺相同样能起到报警保护作用。

综上所述，本发明电热锅炉电加热元件的缺(断)相报警保护装置由于在保护装置中设有具有多个常闭或常开触点的断路器CB，该断路器CB与缺相保护和缺相报警等控制回路连接，或者通过电缆线接入工业控制计算机的信号输入端连接，因此，当电加热元件DR在运行中发生缺相损坏时，能及时检测故障，且控制其控制回路的工作；同时，由于在保护装置中设有接触器C，当电加热元件DR发生缺相损坏时，断路器CB控制电加热元件退出投运状态，提高了电加热锅炉的使用安全性；另外，保护装置安装调试方便且性能可靠，因此极为实用。

Claims (5)

1.一种电热锅炉电加热元件的报警保护装置，包括：设在电热锅炉中的由第一电加热元件(DRA)、第二电加热元件(DRB)、第三电加热元件(DRC)采用星形连接构成的电加热组件(DR)，所述三电加热元件的中性点(O)端与三相交流电的中性线(N)连接；其特征在于：

在所述的第一电加热元件(DRA)、第二电加热元件(DRB)、第三电加热元件(DRC)的中性点(O)端与三相交流电的中性线(N)之间设有缺相报警保护装置；该缺相报警保护装置包括：

一断路器(CB)，该断路器(CB)设有多个同步联动的触点，第一常闭触点(CB1)串接在电加热组件(DR)的中性点与三相交流电的中性线(N)之间；

一缺相保护部件，该缺相保护部件连接在断路器(CB)的第二常闭触点(CB2)，缺相保护部件包括，一停止按钮(TA)和一启动按钮(QA)，停止按钮(TA)的一触点与断路器(CB)的第二常闭触点(CB2)连接，另一触点与启动按钮(QA)一触点连接，以及一串接在启动按钮(QA)与三相交流电中性线(N)之间的接触器(C)；该接触器(C)设有多个触点，第一触点(C1)、第二触点(C2)、第三触点(C3)分别串接在第一电加热元件(DRA)与三相交流电中第一相(A)、第二电加热元件(DRB)与三相交流电第二相(B)、第三电加热元件(DRC)与三相交流电中第三相(C)之间；触点(C4)与启动按钮(QA)并接。

2.如权利要求1所述的电热锅炉电加热元件的报警保护装置，其特征在于：

所述的断路器(CB)两个同步联动的第一常闭触点(CB1)和第二常闭触点(CB2)动作相反，所述第一常闭触点(CB1)串接在电加热组件(DR)的中性点与三相交流电的中性线(N)之间；所述第二常闭触点(CB2)的一端与三相交流电第一相(A)和缺相保护部件的停止按钮(TA)一触点连接；

所述的该缺相报警保护装置还包括：一缺相报警部件，该缺相报警部件的一端连接在所述的断路器(CB)第二常开触点(CB2)的另一端，缺相报警部件由彼此并联的一信号指示灯(XD)与一蜂鸣器(DL)组成，缺相报警部件的另一端与三相交流电中性线(N)连接。

3.如权利要求1所述的电热锅炉电加热元件的报警保护装置，其特征在于：

所述的断路器(CB)设有多个触点，其中所述第一常闭触点(CB1)、第二常闭触点(CB2)、第一常开触点(CB3)，所述第一常闭触点(CB1)串接在电加热组件(DR)的中性点与三相交流电的中性线(N)之间；第二常闭触点(CB2)串接在三相电(A)和由一停止按钮(TA)、一启动按钮(QA)和一接触器(C)组成的缺相保护部件之间；第一常开触点(CB3)串接在三相交流电(A)和由信号指示灯(XD)和蜂鸣器(DL)组成的缺相报警部件之间。

4.如权利要求1所述的电热锅炉电加热元件的报警保护装置，其特征在于：

所述的断路器(CB)的相关触点通过电缆线与工业控制计算机的信号输入端连接。

5.如权利要求1所述的电热锅炉电加热元件的报警保护装置，其特征在于：

所述电热锅炉中设置的电加热组件的数量为大于等于1组。

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