CN109324647A - 一种天然气脱水装置的加热器温度控制系统 - Google Patents

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沈红平
吴岚
刘革
胡文礼
唐益华
张久志
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Sichuan Hengzhong Clean Energy Complete Equipment Manufacturing Co Ltd
Sichuan Jinke Environmental Protection Technology Co Ltd
SICHUAN JINXING PETROLEUM AND CHEMICAL MACHINERY EQUIPMENT CO Ltd
Sichuan Venus Clean Energy Equipment Limited-Liability Co
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Sichuan Jinke Environmental Protection Technology Co Ltd
SICHUAN JINXING PETROLEUM AND CHEMICAL MACHINERY EQUIPMENT CO Ltd
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Abstract

本发明涉及一种天然气脱水装置的加热器温度控制系统，它包括根据接收到的信号输出控制信号的PLC控制器，根据所述PLC控制器输出的控制信号实现触发控制触发模块，实现交流电无触点控制的可控硅子单元，用于加热产生热量对再生天然气进行再生的电加热器以及对所述电加热器进行温度控制器的温控设备；所述的PLC控制器的输出端通过电力线中的三相线与所述触发模块连接，所述的触发模块的输出端与所述可控硅子单元和所述温控设备控制连接，所述的可控硅子单元的输出端与所述电加热器控制连接。通过PLC控制器控制触发器进而触发单向可控硅的全波移相，能够实现0‑100％的电压调节，从而实现加热器温度的准确控制。

Description

一种天然气脱水装置的加热器温度控制系统
技术领域
本发明涉及一种脱水装置加热器控制系统，尤其涉及一种天然气脱水装置的加热器温度控制系统。
背景技术
随着天然气及其附属产品在国民生活中所占的比例越来越大的今天，天然气处理设备，特别是天然气脱水装置需求量急增。天然气脱水装置中主要利用电加热器加热产生的热量对再生气进行再生，实现分子筛的循环利用。
因此加热器的温度控制尤为重要，最初传统的加热器控制采用常规接触器控制，只能实现高低二位控制，控制精度不高，温度波动较大，加热的升温过程不可控，极大的减少了加热器的使用寿命，随着电子技术的发展，现在通常采用功率调节器，实现对电加热器的精准控制，但却存在着专门的功率调节器成本较高，维修难度大的问题。
发明内容
本发明的目的在于克服现有技术的缺点，提供了一种天然气脱水装置的加热器温度控制系统，解决了现有传统天热气脱水装置加热器温度控制存在的不足。
本发明的目的通过以下技术方案来实现：一种天然气脱水装置的加热器温度控制系统，它包括根据接收到的信号输出控制信号的PLC控制器，根据所述PLC控制器输出的控制信号实现触发控制触发模块，实现交流电无触点控制的可控硅子单元，用于加热产生热量对再生天然气进行再生的电加热器以及对所述电加热器进行温度控制器的温控设备；所述的PLC控制器的输出端通过电力线中的三相线与所述触发模块连接，所述的触发模块的输出端与所述可控硅子单元和所述温控设备控制连接，所述的可控硅子单元的输出端与所述电加热器控制连接。
优选地，所述的触发模块包括第一触发器、第二触发器和第三触发器；所述的第一触发器串联在电力线三相线上；所述的第二触发器和所述第三触发器并联在电力线三相线上。
优选地，所述的温控设备包括第一温控设备和第二温控设备；所述的电加热器与所述第一触发器并联；所述的第二触发器与所述第一温控设备与串联，所述的第三触发器与所述第二温控设备串联，实现对所述电加热的温度调节控制。
优选地，所述的可控硅子单元包括第一可控硅组件、第二可控硅组件和第三可控硅组件三个可控硅组件；所述的第一可控硅组件、所述第二可控硅组件和所述第三可控硅组件的输入端与所述第一触发器并联，输出端均与所述电加热器连接。
优选地，所述的第一可控硅组件、所述第二可控硅组件和所述第三可控硅组件均包括两个单向可控硅第一单向可控硅和第二单向可控硅，所述第一单向可控硅的输出端与所述第二单向可控硅的输入端连接，所述第二单向可控硅的输出端与所述第一单向可控硅的输入端，实现单向可控硅的反并联连接。
优选地，所述的第一可控硅组件、所述第二可控硅组件和所述第三可控硅组件还包括并联在所述第一单向可控硅和所述第二单向可控硅反并联的两端的一RC阻容滤波电路，用于保护单向可控硅在移相时阴极产生的冲击电压对所述第一单向可控硅和所述第二单向可控硅造成损坏。
优选地，所述的系统还包括用于接收所述加热器的出口处的温度信号，并将温度信号发送给所述PLC控制器的温度传感器，实现所述PLC控制器接收到温度信号根据系统设置所述电加热器的控制温度。
本发明具有以下优点：
1、通过利用两个反向可控硅反并联连接，再跟专门的触发器配合通过调节触发器的触发脉冲控制可控硅的开关频率，能够有效地对天然气脱水装置的加热器进行温度调节控制。
2、通过两个单项可控硅反并联以通过交流全波，等效为双向可控硅，但是比双向可控硅成本更低，对dv/dt调节有很大的提高，适用感性和容性的负载场合，阻性负载影响小。
3、通过在反并联的单向可控硅的两端并联RC阻容滤波电路，能够有效地对可控硅进行保护，避免可控硅在移相时阴极产生的冲击电压造成可控硅的损坏。
4、通过PLC控制器控制触发器进而触发单向可控硅的全波移相，能够实现0-100％的电压调节，从而实现加热器温度的准确控制。
附图说明
图1为本发明的主回路图；
图2为本发明的单向可控硅反并联连接触发器实物图；
图3为本发明的原理图。
具体实施方式
下面结合附图对本发明做进一步的描述，但本发明的保护范围不局限于以下所述。
如图1和图2所示，一种天然气脱水装置的加热器温度控制系统，它包括根据接收到的信号输出控制信号的PLC控制器，根据所述PLC控制器输出的控制信号实现触发控制触发模块，实现交流电无触点控制的可控硅子单元，用于加热产生热量对再生天然气进行再生的电加热器以及对所述电加热器进行温度控制器的温控设备；所述的PLC控制器的输出端通过电力线中的三相线与所述触发模块连接，所述的触发模块的输出端与所述可控硅子单元和所述温控设备控制连接，所述的可控硅子单元的输出端与所述电加热器控制连接。
优选地，所述的温控设备包括第一温控设备和第二温控设备；所述的电加热器与所述第一触发器并联；所述的第二触发器与所述第一温控设备与串联，所述的第三触发器与所述第二温控设备串联，实现对所述电加热的温度调节控制。
第一温控设备包括循环增压机，第二温控设备包括冷却风机；所述的电加热器与所述第一加热器温控单元并联；所述的循环增压机与所述第二加热器温控单元串联，所述的第三加热器温控单元与所述冷却风机串联，实现对所述电加热的温度调节控制。
优选地，所述的触发模块包括第一触发器QF0、第二触发器QF1和第三触发器QF2；所述的第一触发器QF1串联在电力线三相线L1、L2和L3上；所述的第二触发器QF1和所述第三触发器QF3并联在电力线三相线L1、L2和L3上。
优选地，所述的可控硅子单元包括第一可控硅组件EF1、第二可控硅组件EF2和第三可控硅组件EF3三个可控硅组件；所述的第一可控硅组件EF1、所述第二可控硅组件EF2和所述第三可控硅组件EF3的输入端与所述第一触发器并联，输出端均与所述电加热器RD1连接。
优选地，所述的第一可控硅组件EF1、所述第二可控硅组件EF2和所述第三可控硅组件EF3均包括两个单向可控硅第一单向可控硅和第二单向可控硅，所述第一单向可控硅的输出端与所述第二单向可控硅的输入端连接，所述第二单向可控硅的输出端与所述第一单向可控硅的输入端，实现单向可控硅的反并联连接。
优选地，所述的第一可控硅组件EF1、所述第二可控硅组件EF2和所述第三可控硅组件EF3还包括并联在所述第一单向可控硅和所述第二单向可控硅反并联的两端的一RC阻容滤波电路，用于保护单向可控硅在移相时阴极产生的冲击电压对所述第一单向可控硅和所述第二单向可控硅造成损坏。
触发器采用型号为AIJK6触发器，第一触发器QF0的触发输出端L3通过开关KM1控制连接第一可控硅组件EF1，触发输出端L2通过开关KM2控制连接第二可控硅组件EF2，触发输出端L3通过开关KM3控制连接第三可控硅组件EF3，第一可控硅组件EF1、第二可控硅组件EF2和第三可控硅组件EF3的输出端均连接到电加热器RD1；第二触发器QF1通过开关KM2与循环增压机连接，第三触发器QF3通过开关KM3冷却风机连接；其中，第一触发器QF0连接到反并联连接的可控硅组件的G1和G2端子上。
优选地，在电力线三相线L2和L3之间并联有用于检测主电源状态的PV1电压表；在第一触发器QF0的触发输出端L3余开关KM1之间依次串联有用于检测电加热器主回路上的电流值的Pa，Pb，Pc电流表，以及在电加热器在电路故障时(如短路故障)，能立即熔断，断开和主电源的连接从而实现对加热器的保护的FU0-2熔断器；在开关KM2与循环增压机之间以及开关KM3与冷却风机之间串联有在电加热器配套辅机(循环增压机，空冷器)在电路故障时(如短路、过载、缺相故障)，能立即动作，断开和主电源的连接从而实现对辅机的保护的FR1和FR2热继电器。
优选地，所述的系统还包括用于接收所述加热器的出口处的温度信号，并将温度信号发送给所述PLC控制器的温度传感器，实现所述PLC控制器接收到温度信号根据系统设置所述电加热器的控制温度。
如图3所示，本发明的工作原理是：此控制系统中被控对象为电加热器，被控变量为电加热器出口温度，操作变量为可控硅的开关频率，控制器为PLC自带的PID控制器，执行单元由可控硅与触发器组成。当操作员通过温度给定，设定被控变量的控制值(亦可称为设定值)后，PID控制器根据检测到的被控变量与设定值的偏差进行运算，并向执行单元输出一回路控制信号，可控硅通过调节开关频率达到温度的准确控制。系统上电后，PLC控制器收到加热器出口温度传感器的温度信号，根据控制系统设置的控制温度，进行PID运算，PLC控制器输出一路4-20mA控制信号至触发器。触发器受此信号控制反并联的单向可控硅的全波移相触发，实现0-100％电压调节，从而实现加热器温度的准确控制。

Claims (7)

1.一种天然气脱水装置的加热器温度控制系统，其特征在于：它包括根据接收到的信号输出控制信号的PLC控制器，根据所述PLC控制器输出的控制信号实现触发控制触发模块，实现交流电无触点控制的可控硅子单元，用于加热产生热量对再生天然气进行再生的电加热器以及对所述电加热器进行温度控制器的温控设备；所述的PLC控制器的输出端通过电力线中的三相线与所述触发模块连接，所述的触发模块的输出端与所述可控硅子单元和所述温控设备控制连接，所述的可控硅子单元的输出端与所述电加热器控制连接。
2.根据权利要求1所述的一种天然气脱水装置的加热器温度控制系统，其特征在于：所述的触发模块包括第一触发器、第二触发器和第三触发器；所述的第一触发器串联在电力线三相线上；所述的第二触发器和所述第三触发器并联在电力线三相线上。
3.根据权利要求2所述的一种天然气脱水装置的加热器温度控制系统，其特征在于：所述的温控设备包括第一温控设备和第二温控设备；所述的电加热器与所述第一触发器并联；所述的第二触发器与所述第一温控设备与串联，所述的第三触发器与所述第二温控设备串联，实现对所述电加热的温度调节控制。
4.根据权利要求3所述的一种天然气脱水装置的加热器温度控制系统，其特征在于：所述的可控硅子单元包括第一可控硅组件、第二可控硅组件和第三可控硅组件三个可控硅组件；所述的第一可控硅组件、所述第二可控硅组件和所述第三可控硅组件的输入端与所述第一触发器并联，输出端均与所述电加热器连接。
5.根据权利要求4所述的一种天然气脱水装置的加热器温度控制系统，其特征在于：所述的第一可控硅组件、所述第二可控硅组件和所述第三可控硅组件均包括两个单向可控硅第一单向可控硅和第二单向可控硅，所述第一单向可控硅的输出端与所述第二单向可控硅的输入端连接，所述第二单向可控硅的输出端与所述第一单向可控硅的输入端，实现单向可控硅的反并联连接。
6.根据权利要求5所述的一种天然气脱水装置的加热器温度控制系统，其特征在于：所述的第一可控硅组件、所述第二可控硅组件和所述第三可控硅组件还包括并联在所述第一单向可控硅和所述第二单向可控硅反并联的两端的一RC阻容滤波电路，用于保护单向可控硅在移相时阴极产生的冲击电压对所述第一单向可控硅和所述第二单向可控硅造成损坏。
7.根据权利要求1所述的一种天然气脱水装置的加热器温度控制系统，其特征在于：所述的系统还包括用于接收所述加热器的出口处的温度信号，并将温度信号发送给所述PLC控制器的温度传感器，实现所述PLC控制器接收到温度信号根据系统设置所述电加热器的控制温度。
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