CN110398056A - 分隔水箱预热式电磁感应高温水加热装置及其控制方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开一种分隔水箱预热式电磁感应高温水加热装置及其控制方法，水箱被隔成顶部连通的主水区和副水区，主水区和电磁感应加热构成了预热和高温水外送系统：副水区流量可控的向主水区注水，且注满后溢流返回副区。整机机构实现主区水优先预热，预热到温后，通过流量可控的向其注入副区水，在控制主区水温不变的条件下溢流加热副区水。主区水到温可随时经电磁加热到所要求的温度(≤150℃)外送。既满足了部分水优先预热先供的油田等作业使用要求，也保证了电磁加热的总体效能。两水区均预热到温后，还可总体外送，满足一次性大量供水要求。本发明的数控系统实时比对参数，自行判断自身加热执行方式和外部指令的执行方式，实现简单，操作方便。

Description

分隔水箱预热式电磁感应高温水加热装置及其控制方法

技术领域

本发明涉及电热技术领域，具体涉及分隔水箱预热式电磁感应高温水加热装置及其控制方法。

背景技术

电磁感应加热技术，是通过缠绕在金属管外的线圈所产生高频交变磁场，使金属管产生涡流，从而对流经管内的水进行加热的。这种内热式加热与传统的电阻热传导加热相比，避免了热传递耗散，至少节能30℅以上，是一种先进节能的加热技术。

预热式电磁感应加热，是先将水箱中的水流经电磁感应加热管循环加热至预热温度(通常80℃—95℃)，然后再将预热到温水以一定的流量流经电磁感应加热管进一步加热至所要求的温度(通常120℃—150℃)送出，从而可在电磁感应加热管使用较低的功率条件下，能连续提供流量和水温均满足使用要求的高温用水。若设电磁感应加热管使用功率为P(W)，外送水温度为T_外(℃)，外送水流量为L/H(Kg/H)，流量为L/H的流经电磁感应加热管的水的温升为ΔT，依简化的电热转换公式则有：预热温度即将水箱中的水预热至经功率为P(W)的电磁感应加热管加热，即可获得流量为L/H(Kg/H)，水温为T外的外送高温用水。

现有的此类电磁感应加热设备如图1所示，主要采用单水箱储水蓄热。当阀一开通，阀二关闭时，水箱的水经泵送至电磁感应加热管中，再经阀一流回水箱。开启电磁感应加热管，水箱的水形成了内循环加热。当水箱的水达到设定的温度T_预后，阀二开通，阀一关闭，达到预热温度的热水即可经由电磁感应加热管再加热升温外送，并可通过控制阀二的开启角度，控制外送水流量。借助数控技术，依设定的电磁感应加热管功率P(W)，流量L/H(Kg/H)和外送水温度T_外，则可自动确定预热温度T_预(℃)，提供温度为T_外(℃)，流量为L/H(Kg/H)的外送用水。

现有的这种单水箱储水蓄热式电磁感应高温水加热设备，水箱水只能整体预热。通常其蓄水量约为4000Kg，预热温升约为80℃(冬季)，电磁感应加热管允许使用的功率约为40Kw—80Kw，预热时间约需5H—10H。这对水箱注水后要求在短时间内先供部分高温热水，其余部分可容后供应的使用条件，如油田等野外作业工况，是极不适应的。

从能量守恒和电热转换原理讲，在电磁感应加热管的功率、水箱的储水量和预热温升确定的条件下，采用水箱水整体预热方式，是不可能缩短预热准备时间的，必须采用新的技术方法予以解决。

发明内容

本发明的目的在于提供一种分隔水箱预热式电磁感应高温水加热装置及其控制方法，该加热装置能够针对现有的电磁感应加热设备的不足，通过最为简化的整机结构以及相应的控制方法方法来实现分隔水箱预热，满足油田等野外作业工况需要短时间内供部分高温热水的要求。

为了实现上述目的，本发明的技术方案是：

分隔水箱预热式电磁感应高温水加热装置，包括水箱、电磁感应加热装置、检测机构以及控制机构，所述水箱内设有隔板，且隔板将水箱分隔成顶部连通的主水区和副水区。所述主水区和副水区分别设有主出水口和副出水口；所述主出水口通过出水机构与所述电磁感应加热装置的进口连接，所述电磁感应加热装置的出口通过回流机构与主水区连接，所述电磁感应加热装置的出口还通过外送机构外送高温水；所述副出水口以通过流量可调的注水机构向主水区注水；所述检测机构检测主水区和副水区的水温和水位；所述控制机构用于接收所述检测机构的数据以及接收外送水、开机、关机和断电后重启指令，并控制所述出水机构、电磁感应加热装置、回流机构、外送机构和注水机构。

本发明的进一步改进方案如下：

进一步的，所述出水机构包括循环泵，所述回流机构包括依次连接的内回阀、节流环和回流管，且回流管的出水口设置在所述主出水口下方；所述外送机构包括依次连接的外送阀和外送水喷嘴；所述外送水喷嘴和节流环分别用于限制外送高温水流量和预热中的回流水流量；所述循环泵、内回阀和外送阀与所述控制机构联通。

通过采用上述方案，主水区内的水通过循环泵进入电磁感应加热装置预热之后通过内回阀和节流环回到主水区，主水区内的水被不停预热；主水区内的水温达到预设T_预后，可以通过电磁感应加热装置对经过预热的水加热到指定温度T_外后，经过外送阀和外送水喷嘴供出。控制机构能够通过控制内回阀和外送阀的开关，来控制预热和外送过程，控制机构能够在关机后直接将循环泵关闭。回流管内的出水口设置在主出水口的下方，方便热量快速从底部向上部扩散，温度迅速平衡。

进一步的，所述注水机构包括依次连接的注水泵、流量调节阀和注水管，且注水管的出水端设置在所述主出水口下方；所述注水泵和流量调节阀与所述控制机构联通。

通过采用上述方案，控制机构测定主水区和副水区的水温差ΔT，当ΔT变化时，为了保证主水区内水温不变，因此需要跟随ΔT来实时控制注水流量，控制机构通过调节流量调节阀来简单的完成了这一控制过程。注水管的出水口设置在主出水口下方，提高热交换速率，使得温度快速平衡。

进一步的，所述检测机构包括分别设置在主水区和副水区的主水位计、主水温传感器、副水位计和副水温传感器；所述主水位计和副水位计上分别设有主上报警点、主下报警点、副上报警点和副下报警点；所述主上报警点和副上报警点处于同一平面且低于所述隔板的上端面，所述主下报警点和副下报警点分别高于所述主出水口和副出水口；所述主水温传感器和副水温传感器分别低于所述主出水口和副出水口；所述主水位计、主水温传感器、副水位计和副水温传感器分别与所述控制机构联通。

通过采用上述方案，主上报警点和副上报警点代表了注水时的水位上限，其处于同一平面且低于所述隔板的上端面一定距离主要时为了防止预热过程中因水热膨胀导致液面超过隔板上端面所产生的主水区和副水区间不可控制的热交换。

主水温传感器和副水温传感器分别低于主出水口和副出水口，主要时为了保证水温传感器能够一直位于水液内，能够一直对两个水区的水温进行检测。

进一步的，所述控制机构包括PID控制器。

通过采用上述方案，PID控制最常用的一种控制方式之一，能够通过测量和比较数据，对流量和压力进行控制，从而达到所需目的。

本发明还提供了一种分隔水箱预热式电磁感应高温水加热装置的控制方法，包括预热控制，所述预热控制包括如下步骤：

S1：预设主水区的水位下限h1，副水区的水位下限h2；预设主水区的预热水温T1，副水区的预热水温T1-ΔT_差，ΔT_差为预热温区允许的下偏差；预设电磁感应加热装置的满功率P1，低功率P2；预设注水机构的最大流量L1，且L1大于出水机构的流量；

S2：实时检测主水区的水位h_主和水温T_主、副水区的水位h_副和水温T_副；

当T_主＜T1，h_主＞h1时，控制出水机构和回流机构开启，控制外送水机构和注水机构关闭，电磁感应加热装置功率为P1；

当T_主＜T1，h_主＝h1，h_副＞h2时，控制出水机构和回流机构开启，控制外送水机构和注水机构关闭，电磁感应加热装置功率为P1；

当h_主＝h1，h_副＝h2时，执行接收关机指令控制；

当T_主≥T1，h_主≥h1，T_副＜T1-ΔT_差，h_副＞h2时，控制出水机构、回流机构和注水机构开启，外送水机构关闭，电磁感应加热装置功率为P1，实时调节注水机构的流量为L_注＝0.86*P1÷(T_主-T_副)；

当T_主≥T1，h_主≥h1，T_副＞T1-ΔT_差，h_副＞h2时，控制出水机构、回流机构和注水机构开启，外送水机构关闭，注水机构的流量为L1，电磁感应加热装置功率为P2；

当T_主≥T1，h_主＞h1，h_副＝h2时，控制出水机构和回流机构开启，控制注水机构关闭，外送水机构关闭，电磁感应加热装置功率为P2。

进一步的，还包括接收外送指令控制和接收外送水停止指令控制；所述接收外送水执行指令控制包括如下步骤：

S1：预设主水区的水位下限h1，副水区的水位下限h2；预设主水区的预热水温T1，副水区的预热水温T1-ΔT_差，ΔT_差为预热温区允许的下偏差；预设电磁感应加热装置的满功率P1，低功率P2；预设注水机构的最大流量L1，且L1大于出水机构的流量；

S2：实时检测主水区的水位h_主和水温T_主、副水区的水位h_副和水温T_副；

当T_主≥T1，h_主＞h1，T_副＜T1-ΔT_差，h_副＞h2时，控制出水机构、外送机构开启，控制注水机构、回流机构关闭，电磁感应加热装置功率为P1，开始外送高温水，直至h_主＝h1时，外送机构关闭；

当T_主≥T1，h_主＞h1，h_副＝h2时，控制出水机构、外送机构开启，控制注水机构、回流机构关闭，电磁感应加热装置功率为P1，开始外送高温水，直至h_主＝h1时，自动关机；

当T_主≥T1，h_主＞h1，T_副≥T1-ΔT_差，h_副＞h2时，控制出水机构、注水机构、外送机构开启，回流机构关闭，电磁感应加热装置功率为P1，注水机构流量大于出水机构流量，开始外送水，直至h_副＝h2时，关闭注水机构，直至h_主＝h1时，关闭外送机构，自动关机；

当T_主＜T1或h_主＝h1时，不执行外送水指令；

所述外送水停止指令控制包括如下步骤：

S1：预设主水区的预热水温T1

S2：实时检测主水区的水温T_主；

当T_主≥T1时，控制外送机构关闭，控制出水机构、回流机构和注水机构开启，以L_注＝0.86*P1÷(T_主-T_副)注水，以P1功率加热；

当T_主＜T1时，控制外送机构、注水机构关闭，控制出水机构和回流机构开启。

进一步的，还包括接收开机指令控制和接收关机指令控制，所述接收开机指令控制包括如下步骤：

S1：预设主水区的水位下限h1，副水区的水位下限h2；

S2：实时检测主水区的水位h_主和副水区的水位h_副；

若h_主＝h1，h_副＝h2，不启动；

若h_主＝h1，h_副＞h2，控制注水机构开启，直至h_主＞h1关闭注水机构，开启出水机构，出水机构开启3min后，开启电磁加热感应装置；

若h_主＞h1，控制出水机构开启，出水机构开启3min后，开启电磁加热感应装置；

所述接收关机指令控制包括如下步骤：

S1：首先控制回流机构处于开启状态

S2：回流机构开启1min后，控制外送机构关闭；

S3：外送机构关闭后，控制注水机构处于关闭状态；

S4：注水机构关闭后，控制电磁感应加热装置关闭；

S5：电磁感应加热装置关闭3min后，控制出水机构关闭，关机完成。

进一步的，还包括接收断电重启指令控制，包括如下步骤：首先执行接收关机指令控制，之后执行接收开机指令控制。

进一步的，还包括储水量控制，包括如下步骤：

S1：预设主水区水位上限h3和副水区水位上限h4，h3和h4处于同一平面且低于隔板上端；

S2：使用注水装置向主水区或副水区内注水时，若h_主＝h3或h_副＝h4，自动停止主水区或副水区注水装置。

与现有技术相比，本发明的有益效果是：

1、本发明采用在电磁感应加热装置的储水预热水箱内加一隔板和一相应的流量可控的注水机构的方式，以极为简化的结构，实现了分隔水箱一水区，即主水区，电磁感应加热；另一水区，即副水区，流量可控的注入主水区；主水区水经电磁感应再加热外送这三项基本功能。

2、本发明预热方式的主要特点是，只要主水区的水未达到预热温度就对其优先预热。只有主区水达到预热温度后才以主区保温注水方式加热方式对副区水进行加热(其中包括主区水未注满时，注入的副区水在主区内直接加热至预热温度；主区水注满后，注入的被加热至预热温度的水以溢流返回副区的方式加热副区水)。

这种主区水优先预热到温后，在保持其预热温度不变的条件下向主区注水加热副区水的分隔水箱预热方式的最大优点是，只要主区水预热到温，即可立即外送或在随后的保温注水加热中随时外送，这完全满足了较短的预热时间内提供部分高温用水的使用要求，并在副区水未被加热至预热温度前，可多次在较短的准备时间内优先提供部分急需用水。这是现有的单水箱整体预热技术不可能实现的。

当双区水均达预热温度后，采用副水区的水以大于主水区的水外送流量的注入方式，即可实现双区预热到温水一体化外送，如同现有的技术，亦可满足连续大量高温用水的使用要求。

3、本发明直接通过双水区水温和水位实时检测参数，对主区预热、主区保温注水加热副区水、主区水保温和双区水保温进行自动实时选择与执行；对外指令功能，则自动选择其执行方式。

这种控制方式，与通常采用的固定程序分布运行控制相比，更具智能判断选择性，也很好的解决了运行中断电重启，中间注水等问题。其技术实现也更为简单，操作更为方便。

4、本发明采用最为简单的整机结构和具有智能化特点的控制方法，实现了水箱内部分水优先预热到温，其余水保温注水加热的预热方式，成功解决了在水箱总储水量足够大且允许使用的电功率较低的条件下，在较短的预热时间内一次或多次先行提供部分高温用水，其余水可以缓供的使用要求。从而可将电磁感应高温水加热这一节能、安全、环保新技术推广到油田等特定的应用中，具有很大的经济和社会效益。

附图说明

为了更清楚地说明本发明具体实施方式或现有技术中的技术方案，下面将对具体实施方式或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍。在所有附图中，类似的元件或部分一般由类似的附图标记标识。附图中，各元件或部分并不一定按照实际的比例绘制。

图1是现有技术中的电磁感应加热设备的结构示意图。

图2是本发明的实施例的结构示意图。

图中所示：

1、水箱；101、隔板；102、主水区；1021、主出水口；1022、主注水口；103、副水区；1031、副出水口；1032、副注水口；2、电磁感应加热管；3、循环泵；4、内回阀；5、节流环；6、外送阀；7、外送水喷嘴；8、回流管；9、注水泵；10、流量调节阀；11、注水管；12、主水位计；1201、主上报警点；1202、主下报警点；13、主水温传感器；14、副水位计；1401、副上报警点；1402、副下报警点；15、副水温传感器。

具体实施方式

下面将结合附图对本发明技术方案的实施例进行详细的描述。以下实施例仅用于更加清楚地说明本发明的技术方案，因此只作为示例，而不能以此来限制本发明的保护范围。

需要注意的是，除非另有说明，本申请使用的技术术语或者科学术语应当为本发明所属领域技术人员所理解的通常意义。

图1是现有技术中的电磁感应加热设备的结构示意图。

图2是本发明的实施例的结构示意图。

如图2所示，本实施例提供的分隔水箱预热式电磁感应高温水加热装置，包括水箱1、电磁感应加热装置2、检测机构以及控制机构。

水箱1内设有隔板101，且隔板101将水箱1分隔成顶部连通的主水区102和副水区103。

主水区102和副水区103顶部分别设有用于加水的主注水口1022和副注水口1032，主水区102侧面和副水区103侧面分别设有主出水口1021和副出水口1031。

主出水口1021通过循环泵3与电磁感应加热管2的进水口连接，电磁感应加热管2的出水口通过内回阀4、节流环5和回流管8与主水区102连接，回流管8的出水端设置在主出水口1021下方。电磁感应加热管2的出水口还通过外送阀6和外送水喷嘴7来外供高温水。外送水喷嘴7和节流环5分别用于控制外送高温水流量和预热中的回流水流量。

副出水口1031依次通过注水泵9、流量调节阀10和注水管11与主水区102连接，注水管11的出水端设置在主出水口1021下方。

检测机构包括分别设置在主水区102和副水区103的主水位计12、主水温传感器13、副水位计14和副水温传感器15；主水位计12和副水位计14上分别设有主上报警点1201、主下报警点1202、副上报警点1401和副下报警点1402。主上报警点1201和副上报警点1401用于控制通过主注水口1022和副注水口1032注入的水位上限，主下报警点1202和副下报警点1402用于控制主水区102和副水区103的水位下限。

主上报警点1201和副上报警点1401处于同一平面且低于隔板101的上端面一定距离，用于防止预热过程中热胀冷缩导致水位高于隔板101上端面，主水区102和副水区103发生无法控制的热交换。

主下报警点1202和副下报警点1402分别高于主出水口1021和副出水口1022；主水温传感器13和副水温传感器15分别低于主出水口1021和副出水口1022，保证水温传感器能够一直位于水液内，能够一直对两个水区的水温进行检测。

控制机构包括PID控制器，PID控制器的信号输入端分别与主水位计12、副水位计14、主水温传感器13、副水温传感器15以及外部指令接收端口连接，外部指令包括外送水指令、关机指令、开机指令和断电后重启指令。

PID的控制输出端分别与循环泵3、电磁感应加热管2、内回阀4、外送阀6、注水泵9以及流量调节阀10连接。

本实施例的具体控制方法如下：

预设主水区102的预热水温T1，副水区103的预热水温T1-ΔT_差，其中ΔT_差为预热温区允许的下偏差；预设电磁感应加热装置2的满功率P1，低功率P2；预设流量调节阀6的最大流量L1，且L1大于循环泵3的流量；预设主下报警点1202高度为h1，副下报警点1402的高度为h2；

其中T1主要是根据P1、循环泵3的流量L2和需要的外送水温度T0来确定，计算公式为T1＝T0-0.86*P1÷L2。

ΔT_差为预热温区允许的下偏差，控制在5℃内，不影响外送水温度。

1、预热控制:

(1)实时检测主水区102的水位h_主和水温T_主、副水区103的水位h_副和水温T_副；

(2)主水区102预热：

当T_主＜T1，h_主＞h1时，控制循环泵3和内回阀4开启，控制外送阀6和注水泵9关闭，电磁感应加热管2功率为P1；

当T_主＜T1，h_主＝h1，h_副＞h2时，控制循环泵3和内回阀4开启，控制外送阀6和注水泵9关闭，电磁感应加热管2功率为P1；

主水区102未到达预热温度时，电磁感应加热管2满功率P1对主水区102内水液进行预热。

(3)主水区102保温注水加热：

当T_主≥T1，h_主≥h1，T_副＜T1-ΔT_差，h_副＞h2时，控制循环泵3、内回阀4和注水泵9开启，指控外送阀6关闭，电磁感应加热管2功率为P1，实时调节流量调节阀10的流量为L_注＝0.86*P1÷(T_主-T_副)；

上述情况下，副水区103内的水注入主水区102，主水区102水通过循环泵3进入电磁感应加热装置2内加热，保证主水区102内水温保持不变。同时当主水区102内热水水位高于隔板101上端后，热水会溢回副水区103，对副水区103内水进行加热。

其中流量调节阀10的流量是通过电热转化原理计算，每小时电磁感应加热管2注入主水区102的热量为0.86P1，注入主水区102内的水每小时吸收的热量为L_注*(T_主-T_副)，通过L_注*(T_主-T_副)＝0.86P1，计算出L_注＝0.86*P1÷(T_主-T_副)。

(4)双水区保温：

当T_主≥T1，h_主≥h1，T_副＞T1-ΔT_差，h_副＞h2时，控制循环泵3、内回阀4和注水泵9开启，控制外送阀6关闭，流量调节阀10的流量为L1，电磁感应加热管2功率为P2；

当主水区102和副水区103内水温度均达到预设值后，降低电磁感应加热管2功率为P2，同时流量调节阀10采用最大流量L1，原因如上述公式：L1*(T_主-T_副)＝0.86*P2。P2较小，L1较大，使两水区的温度在保温过程中更趋近于相等。

(5)主水区102保温：

当T_主≥T1，h_主＞h1，h_副＝h2时，控制循环泵3和内回阀4开启，控制外送阀6和注水泵9关闭，电磁感应加热管2功率为P2。

当副水区102内水位达到下限时，关闭注水泵9，仅仅对主水区101内水液进行保温，类似与现有的单水箱电磁感应加热装置。

(6)当h_主＝h1，h_副＝h2时，执行接收关机指令控制；

2、外送水指令控制

(1)当T_主≥T1，h_主＞h1，T_副＜T1-ΔT_差，h_副＞h2时，控制循环泵3、外送阀6开启，控制注水泵9、内回阀4关闭，电磁感应加热管2功率为P1，开始外送高温水，直至h_主＝h1时，外送阀6关闭；

当T_主≥T1，h_主＞h1，h_副＝h2时，控制循环泵3、外送阀6开启，控制注水泵9、内回阀4关闭，电磁感应加热装置2功率为P1，开始外送高温水，直至h_主＝h1时，执行接收关机指令控制；

上述为单水区供水，主要是副水区102内水不符合要求，此时相当于现有的单水箱电磁感应加热装置的供水过程。

外送阀6关闭后，外送水结束，此时重新通过检测两水区的水位和水温，来自动控制整个系统进行上述自身的加热和保温功能或自动关机操作。

(2)当T_主≥T1，h_主＞h1，T_副≥T1-ΔT_差，h_副＞h2时，控制循环泵3、注水泵9、外送阀6开启，内回阀4关闭，电磁感应加热管2功率为P1，流量调节阀10流量大于循环泵3流量，开始外送水，直至h_副＝h2时，关闭注水泵9，直至h_主＝h1时，关闭外送阀6，执行接收关机指令控制；

上述为双水区供水，此时控制流量调节阀10的流量比循环泵3高，因此副水区103内水液会率先达到水位下限，此时关闭注水泵9，接下来进行(1)内的单水区供水操作。

(3)当T_主＜T1或h_主＝h1时，不执行外送水指令。

3、外送水停止指令控制

接收外送水停止指令时，若T_主≥T1，控制外送阀6关闭，控制循环泵3、内回阀4和注水泵9开启；

接收外送水停止指令时，若T_主＜T1，控制外送阀6、注水泵9关闭，控制循环泵3和内回阀4开启；

上述接收外送水停止指令后，实时检测水位和水温，来自动控制整个系统进行上述自身的加热和保温功能或自动关机操作。

4、开机指令控制

若h_主＝h1，h_副＝h2，不启动；

若h_主＝h1，h_副＞h2，控制注水机构6开启，直至h_主＞h1关闭注水泵9，开启循环泵3，循环泵3开启3min后，开启电磁加热感应管2；

若h_主＞h1，控制循环泵3开启，循环泵3开启3min后，开启电磁加热感应管2；

上述操作主要是为了保证开机时，主水区102内水位大于水位上限。由于自动关机完成时，内回阀4保持开启状态，此时只需要开启循环泵3，之后开启电磁加热感应管2。开机完成后实时检测水位和水温，来自动控制整个系统进行上述自身的加热和保温功能或自动关机操作。

3、关机指令控制

(1)首先控制内回阀4处于开启状态

(2)内回阀4开启1min后，控制外送阀6处于关闭状态；

(3)外送阀6关闭后，控制注水泵9处于关闭状态；

(4)注水泵9关闭后，控制电磁感应加热装置2关闭；

(5)电磁感应加热装置2关闭3min后，控制循环泵3关闭，自动关机完成。

首先打开内回阀4的原因在于：防止外送阀6和内回阀4都处于关闭状态时，循环泵3产生堵塞。

电磁感应加热管2关闭3min后，才控制循环泵3关闭，主要时使水液充分吸收加热装置内的余热。

5、断电重启指令控制

接收断电重启指令后，首先执行关机指令控制，之后执行开机指令控制。

6、储水量控制

预设主上报警点1201的高度为h3，副上报警点1401的高度为h4。

使用注水装置向主水区102和副水区103内注水时，若h_主＝h3或h_副＝h4，自动停止主水区或副水区注水装置。

上述主要是为了防止预热时，水液热胀冷缩后水位超过隔板101上端发生无法控制的热交换。

本实施例的控制方法是采用PID控制器进行控制，PID控制技术属于工业常见的控制技术，具体的参数和原理不再赘述。

本发明的说明书中，说明了大量具体细节。然而，能够理解，本发明的实施例可以在没有这些具体细节的情况下实践。在一些实例中，并未详细示出公知的方法、结构和技术，以便不模糊对本说明书的理解。

在本说明书的描述中，参考术语“一个实施例”、“一些实施例”、“示例”、“具体示例”、或“一些示例”等的描述意指结合该实施例或示例描述的具体特征、结构、材料或者特点包含于本发明的至少一个实施例或示例中。在本说明书中，对上述术语的示意性表述不必须针对的是相同的实施例或示例。而且，描述的具体特征、结构、材料或者特点可以在任一个或多个实施例或示例中以合适的方式结合。此外，在不相互矛盾的情况下，本领域的技术人员可以将本说明书中描述的不同实施例或示例以及不同实施例或示例的特征进行结合和组合。

最后应说明的是：以上各实施例仅用以说明本发明的技术方案，而非对其限制；尽管参照前述各实施例对本发明进行了详细的说明，本领域的普通技术人员应当理解：其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分或者全部技术特征进行等同替换；而这些修改或者替换，并不使相应技术方案的本质脱离本发明各实施例技术方案的范围，其均应涵盖在本发明的权利要求和说明书的范围当中。

Claims (10)

1.分隔水箱预热式电磁感应高温水加热装置，其特征在于，包括水箱、电磁感应加热装置、检测机构以及控制机构，所述水箱内设有隔板，且隔板将水箱分隔成顶部连通的主水区和副水区，所述主水区和副水区分别设有主出水口和副出水口；所述主出水口通过出水机构与所述电磁感应加热装置的进口连接，所述电磁感应加热装置的出口通过回流机构与主水区连接，所述电磁感应加热装置的出口还通过外送机构外送高温水；所述副出水口通过流量可调的注水机构向主水区注水；所述检测机构检测主水区和副水区的水温和水位；所述控制机构用于接收所述检测机构的数据以及接收外送水、开机、关机和断电后重启指令，并控制所述出水机构、电磁感应加热装置、回流机构、外送机构和注水机构。

2.根据权利要求1所述的分隔水箱预热式电磁感应高温水加热装置，其特征在于，所述出水机构包括循环泵，所述回流机构包括依次连接的内回阀、节流环和回流管，且回流管的出水口设置在所述主出水口下方；所述外送机构包括依次连接的外送阀和外送水喷嘴；所述外送水喷嘴和节流环分别用于限制外送高温水流量和预热中的回流水流量；所述循环泵、内回阀和外送阀与所述控制机构联通。

3.根据权利要求1所述的分隔水箱预热式电磁感应高温水加热装置，其特征在于，所述注水机构包括依次连接的注水泵、流量调节阀和注水管；所述注水泵和流量调节阀与所述控制机构联通。

4.根据权利要求1所述的分隔水箱预热式电磁感应高温水加热装置，其特征在于，所述检测机构包括分别设置在主水区和副水区的主水位计、主水温传感器、副水位计和副水温传感器；所述主水位计和副水位计上分别设有主上报警点、主下报警点、副上报警点和副下报警点；所述主上报警点和副上报警点处于同一平面且低于所述隔板的上端面，所述主下报警点和副下报警点分别高于所述主出水口和副出水口；所述主水温传感器和副水温传感器分别低于所述主出水口和副出水口；所述主水位计、主水温传感器、副水位计和副水温传感器分别与所述控制机构联通。

5.根据权利要求1至4任一所述的分隔水箱预热式电磁感应高温水加热装置，其特征在于，所述控制机构包括PID控制器。

6.一种如权利要求1所述的分隔水箱预热式电磁感应高温水加热装置的控制方法，其特征在于，包括预热控制，所述预热控制包括如下步骤：

S1：预设主水区的水位下限h1，副水区的水位下限h2；预设主水区的预热水温T1，副水区的预热水温T1-ΔT_差，ΔT_差为预热温区允许的下偏差；预设电磁感应加热装置的满功率P1，低功率P2；预设注水机构的最大流量L1，且L1大于出水机构的流量；

S2：实时检测主水区的水位h_主和水温T_主、副水区的水位h_副和水温T_副；

当T_主＜T1，h_主＞h1时，控制出水机构和回流机构开启，控制外送水机构和注水机构关闭，电磁感应加热装置功率为P1；

当T_主＜T1，h_主＝h1，h_副＞h2时，控制出水机构和回流机构开启，控制外送水机构和注水机构关闭，电磁感应加热装置功率为P1；

当h_主＝h1，h_副＝h2时，执行接收关机指令控制；

当T_主≥T1，h_主≥h1，T_副＜T1-ΔT_差，h_副＞h2时，控制出水机构、回流机构和注水机构开启，外送水机构关闭，电磁感应加热装置功率为P1，实时调节注水机构的流量为L_注＝0.86*P1÷(T_主-T_副)；

当T_主≥T1，h_主≥h1，T_副＞T1-ΔT_差，h_副＞h2时，控制出水机构、回流机构和注水机构开启，外送水机构关闭，注水机构的流量为L1，电磁感应加热装置功率为P2；

当T_主≥T1，h_主＞h1，h_副＝h2时，控制出水机构和回流机构开启，控制注水机构关闭，外送水机构关闭，电磁感应加热装置功率为P2。

7.根据权利要求6所述的分隔水箱预热式电磁感应高温水加热装置的控制方法，其特征在于，还包括接收外送指令控制和接收外送水停止指令控制；所述接收外送水执行指令控制包括如下步骤：

S1：预设主水区的水位下限h1，副水区的水位下限h2；预设主水区的预热水温T1，副水区的预热水温T1-ΔT_差，ΔT_差为预热温区允许的下偏差；预设电磁感应加热装置的满功率P1，低功率P2；预设注水机构的最大流量L1，且L1大于出水机构的流量；

S2：实时检测主水区的水位h_主和水温T_主、副水区的水位h_副和水温T_副；

当T_主≥T1，h_主＞h1，T_副＜T1-ΔT_差，h_副＞h2时，控制出水机构、外送机构开启，控制注水机构、回流机构关闭，电磁感应加热装置功率为P1，开始外送高温水，直至h_主＝h1时，外送机构关闭，同时回流机构开启，注水机构开启，实时调节注水流量，以L_注＝0.86*P1÷(T_主-T_副)注水；

当T_主≥T1，h_主＞h1，h_副＝h2时，控制出水机构、外送机构开启，控制注水机构、回流机构关闭，电磁感应加热装置功率为P1，开始外送高温水，直至h_主＝h1时，自动关机；

当T_主≥T1，h_主＞h1，T_副≥T1-ΔT_差，h_副＞h2时，控制出水机构、注水机构、外送机构开启，回流机构关闭，电磁感应加热装置功率为P1，注水机构流量大于出水机构流量，开始外送水，直至h_副＝h2时，关闭注水机构，直至h_主＝h1时，关闭外送机构，自动关机；

当T_主＜T1或h_主＝h1时，不执行外送水指令；

所述外送水停止指令控制包括如下步骤：

S1：预设主水区的预热水温T1

S2：实时检测主水区的水温T_主；

当T_主≥T1时，控制外送机构关闭，控制出水机构、回流机构和注水机构开启，以L_注＝0.86*P1÷(T_主-T_副)注水，以P1功率加热；

当T_主＜T1时，控制外送机构、注水机构关闭，控制出水机构和回流机构开启。

8.根据权利要求6所述的分隔水箱预热式电磁感应高温水加热装置的控制方法，其特征在于，还包括接收开机指令控制和接收关机指令控制，所述接收开机指令控制包括如下步骤：

S1：预设主水区的水位下限h1，副水区的水位下限h2；

S2：实时检测主水区的水位h_主和副水区的水位h_副；

若h_主＝h1，h_副＝h2，不启动；

若h_主＝h1，h_副＞h2，控制注水机构开启，直至h_主＞h1关闭注水机构，开启出水机构，出水机构开启3min后，开启电磁加热感应装置；

若h_主＞h1，控制出水机构开启，出水机构开启3min后，开启电磁加热感应装置；

所述接收关机指令控制包括如下步骤：

S1：首先控制回流机构处于开启状态

S2：回流机构开启1min后，控制外送机构关闭；

S3：外送机构关闭后，控制注水机构处于关闭状态；

S4：注水机构关闭后，控制电磁感应加热装置关闭；

S5：电磁感应加热装置关闭3min后，控制出水机构关闭，关机完成。

9.根据权利要求8所述的分隔水箱预热式电磁感应高温水加热装置的控制方法，其特征在于，还包括接收断电重启指令控制，包括如下步骤：首先执行接收关机指令控制，之后执行接收开机指令控制。

10.根据权利要求6所述的分隔水箱预热式电磁感应高温水加热装置的控制方法，其特征在于，还包括储水量控制，包括如下步骤：

S1：预设主水区水位上限h3和副水区水位上限h4，h3和h4处于同一平面且低于隔板上端；

S2：使用注水装置向主水区或副水区内注水时，若h_主＝h3或h_副＝h4，自动停止主水区或副水区注水装置。