CN103256720B - 加热炉节能控制系统及控制方法 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种加热炉节能控制系统及控制方法，属于气体加热技术领域。包括两种或两种以上的加热模块、开关控制系统及可变连接方式的开关控制系统。加热模块与加热模块之间的连接由开关控制系统控制在单个串联、单个并联、多个串联及多个并联等形式之间转换；电源与加热模块的连接由开关控制系统控制在星型连接单相通电，三角型与星型等形式之间转换。本发明所提供的加热炉节能控制系统及控制方法使得现有加热炉高能耗、使用位置单一、需多台备用的问题得到有效的改善，实现节约能耗，提供设备利用率，保持加热炉平稳运行，提供加热炉使用寿命。

Description

加热炉节能控制系统及控制方法

技术领域

本发明涉及气体加热技术领域，尤其涉及一种加热炉使用时的节能控制系统及控制方法。

背景技术

在化工生产过程中，加热炉尤其是电加热炉的应用非常广泛，几乎应用到各种类型的化工生产中，同时，加热炉在各个化工工艺中都是重要的一环。

但是，在现在的实际工业生产中，以电加热炉为例，各类电加热炉使用位置单一、能耗高，已成为制约成本的主要因素。同时，因加热元件故障而导致整条生产线停车的事情经常发生，为减少此类损失，需要备用多台电加热炉，以保证正常运行，造成设备投资成本大大上升。

在实际生产中，若更改介质的流量，则可能需要更换电加热设备；相应的同一台电加热设备由于额定功率的限制，不能用于其他的工艺系统；有时由于介质流量波动较大，也会造成功率过高或过低的情况。前两种情况会造成成本的大幅度增加，而第三种情况更是有可能导致整个工艺系统的崩溃。如果仅从单纯的电压或电流调节对功率进行控制的话，加热元件的有效加热能力未得到充分利用，反而影响加热元件使用寿命，这也是得到实践证明的。

为此，需要对电加热器的功率输出系统进行重新设计改进，从而建造功率可变、能耗低、加热元件使用寿命长的电加热器，解决需多台备用的问题。

发明内容

本发明的目的是为了提供一种功率可变、能耗低、寿命长、无需备用的加热炉节能控制系统及控制方法，解决目前电加热器使用位置单一、能耗高、多台备用闲置的问题。

为解决上述技术问题，本发明公开了一种功率可变、低能耗的加热炉节能控制系统及控制方法。由两种或两种以上的加热模块及可变电源连接方式组成。

加热模块由导线及电加热元件组成，各加热模块之间由精确的开关控制系统相连接并控制，可实现在单个串联、单个并联、多个串联或多个并联等形式之间转换；电源与功率输出系统也由开关控制系统相连接并控制，可实现在星型连接、三角型连接等形式之间转换。

本发明的原理是通过开关控制系统对各加热模块之间以及加热模块与电源之间的连接方式进行精确的控制与切换，达到灵活改变电加热器输出功率，降低电加热器的无用功，从而降低能耗的目的。

加热炉正常运行时或加热介质量少时，可采用低功率输出的星形接法控制模式，减少能耗，延长加热元件使用寿命，可根据需要均布的每组星形接法只开其中一相，这样不仅电压低、省电、而且炉内加热均匀，在有加热元件损坏时，可以不用停炉，立即开星形接法中的其余２相，或者转换成高功率输出的三角形接法模式，有效减少备用台数，降低成本。

优选的，还包括功率输出控制系统，开关控制系统与功率输出控制系统通过微电路连接。

优选的，还包括温度反馈系统，开关控制系统与温度反馈系统通过微电路连接。

优选的，加热模块的数量和开关控制系统分别不少于三套。

优选的，包括四套加热模块和三套所述开关控制系统。

优选的，功率输出控制系统与温度反馈系统相连接，温度反馈系统通过传感器感应温度后，反馈给所述功率输出控制系统，由所述功率输出控制系统根据设定数值，调整所述加热模块的连接方式。

本发明所述的节能控制系统及控制方法可用于电加热炉但不限于电加热炉的使用。

通过本系统设计及控制方法的使用，使得现有加热炉高能耗、使用位置单一、需多台备用闲置的问题得到有效的改善，从而实现节约能耗，提供设备利用率，保持加热炉平稳运行，提供加热炉平均使用寿命。

附图说明

图1为本发明中电源与加热模块采用三角型接法的实施简图。

图2为本发明中电源与加热模块采用星型接法的实施简图。

图3为本发明中四个加热元件连接作为原型的实施简图。

图4为本发明中四个加热元件串联的实施简图。

图5为本发明中四个加热元件并联的实施简图。

图6为本发明中加热炉加热元件排布简图。

具体实施方式

下面结合具体实施例对本发明一种新型电加热炉节能方法做进一步详细说明，这些实施例仅用于说明本发明，不用于限制本发明的范围。

如图1-2所示，本发明包括的一种电源与加热模块之间的连接方式在星型与三角型两种型式之间的转换方法：

如图1所示，

（1）导线31、32、33一端与接地线相连，开关控制系统11、12、13分别于三相电源的A相、B相、C相相连；

（2）当导线41、42、43与加热元件、三相电源互相串联并与导线31、32、33断开时，与三相电源的连接方式为三角型接法；

（3）在开关控制系统11的控制下，导线41与导线42断开并与导线31连接；

（4）在开关控制系统12的控制下，导线42与导线43断开并与导线32连接；

（5）在开关控制系统13的控制下，导线43与导线41断开并与导线33连接；

此时完成电源与加热模块之间三角型接法向星型接法的转换，如图2所示。

如图2所示，本发明包括的一种各加热元件之间连接方式的互相转换方法，每个开关控制系统都可以使得与其连接的导线之间进行断开或连接的动作。通过如此控制，四个加热元件之间可以形成单个串联、多个并联等多种连接方式，以图3为原型，此处举部分例子如下：

1、四个加热元件串联的例子：

（1）通过开关控制系统A1将导线C1左端与电源正极相连，导线C11左端与导线C22左端相连；

（2）通过开关控制系统A2将导线C1右端与C11右端相连，C2左端与C22右端相连，C3左端与C33左端相连；

（3）通过开关控制系统A3将导线C2右端与C3右端相连，C33右端与电源负极相连；

此时完成四个加热元件的串联连接，达到功率最小，如图4所示。

2、四个加热元件并联的例子，

（1）通过开关控制系统A1将导线C1左端、导线C11左端、导线C22左端与电源正极均相连；

（2）通过开关控制系统A2将导线C1右端、导线C11右端与导线C2左端相连，导线C22右端与导线C3左端、导线C33左端相连；

（3）通过开关控制系统A3将导线C2右端、导线C3右端、导线C33右端与电源负极均相连；此时完成四个加热元件的并联连接，达到功率最大，如图5所示。

3、通过系统控制还可以达成两个功率之间的某些其它功率。

如图6所示，本发明包括一种使得电加热器均匀加热、减少能耗的电源控制方法：

1）加热炉正常运行时或加热介质量少时，可采用低功率输出的星形接法控制模式，例如只对第一组A相、第二组A相、第三组A相通电加热，这样不仅电压低、省电、而且炉内加热均匀，减少能耗，延长加热元件使用寿命。

2）在有加热元件损坏时，可以不用停炉，根据所需功率顺次打开星形接法中的其余2相，三组全开，达到星形连接时的最大功率。

3）如果所需功率还要更大，可转换成高功率输出的三角形接法模式，有效减少备用台数，降低成本。

本发明的范围不受所述具体实施方案的限制，所述实施方案只作为阐明本发明各个方面的例子，凡采用等同替换或者等效变换形成的技术方案，均落在本发明要求的保护范围。

Claims (9)

1.加热炉节能控制系统，包括两种或两种以上的加热模块、开关控制系统及可变电源连接方式，其特征在于，加热模块与加热模块之间通过开关控制系统连接并控制；电源与加热模块通过开关控制系统连接并控制；

还包括功率输出控制系统和温度反馈系统，所述开关控制系统与功率输出控制系统通过微电路连接，所述功率输出控制系统与所述温度反馈系统通过微电路相连接。

2.如权利要求1所述的加热炉节能控制系统，其特征在于加热模块的数量和开关控制系统分别不少于三套。

3.如权利要求2所述的加热炉节能控制系统的控制方法，其特征在于，包括四套加热模块和三套所述开关控制系统。

4.如权利要求1所述的加热炉节能控制系统的控制方法，其特征在于每套加热模块之间通过开关控制系统实现在单个串联、单个并联、多个串联或多个并联任意形式之间转换，电源与加热模块通过开关控制系统实现在星型连接、或三角型连接形式之间转换。

5.如权利要求1所述的加热炉节能控制系统的控制方法，其特征在于，所述功率输出控制系统与温度反馈系统相连接，温度反馈系统通过传感器感应温度后，反馈给所述功率输出控制系统，由所述功率输出控制系统根据设定数值，调整所述加热模块的连接方式。

6.如权利要求2所述的加热炉节能控制系统的控制方法，其特征在于，所述三角型连接方式通过所述开关控制系统以下方式的调整，转换为星型连接方式：

(1)导线31、32、33一端与接地线相连，开关控制系统11、12、13分别于三相电源的A相、B相、C相相连；

(2)当导线41、42、43与加热元件、三相电源互相串联并与导线31、32、33断开时，与三相电源的连接方式为三角型接法；

(3)在开关控制系统11的控制下，导线41与导线42断开并与导线31连接；

(4)在开关控制系统12的控制下，导线42与导线43断开并与导线32连接；

(5)在开关控制系统13的控制下，导线43与导线41断开并与导线33连接。

7.如权利要求6所述的加热炉节能系统的控制方法，其特征在于：通过开关控制系统的转化，按照以下步骤完成多个加热元件的串联，达到功率最小；

(1)通过开关控制系统A1将导线C1左端与电源正极相连，导线C11左端与导线C22左端相连；

(2)通过开关控制系统A2将导线C1右端与C11右端相连，C2左端与C22右端相连，C3左端与C33左端相连；

(3)通过开关控制系统A3将导线C2右端与C3右端相连，C33右端与电源负极相连。

8.如权利要求6所述的加热炉节能控制系统的控制方法，其特征在于：按照以下步骤通过开关控制系统的转化，完成多个加热元件的并联，达到功率最大：

(1)通过开关控制系统A1将导线C1左端、导线C11左端、导线C22左端与电源正极均相连；

(2)通过开关控制系统A2将导线C1右端、导线C11右端与导线C2左端相连，导线C22右端与导线C3左端、导线C33左端相连；

(3)通过开关控制系统A3将导线C2右端、导线C3右端、导线C33右端与电源负极均相连。

9.如权利要求2所述的加热炉节能控制系统的控制方法，其特征在于：加热炉正常运行时或加热介质量少时，采用低功率输出的星形接法控制模式，只开每组的单相；在有加热元件损坏时，顺次打开星形接法中的其余2相，直至三组全开，达到星形连接时的最大功率；或者转换成高功率输出的三角形接法模式。