CN206639071U - 一种依据介质流量进行自动分组控制的电加热系统 - Google Patents
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Abstract
本实用新型公开了一种依据介质流量进行自动分组控制的电加热系统，包括计算机、温度控制器、由n组电加热管组成的电加热器、用于检测流体介质流量的流量传感器、用于检测流体介质温度的温度传感器、可控硅、触发器、电源、电流互感器、(n‑1)个继电器、以及n个交流接触器。本实用新型中的电加热器由n组可分别独立控制的电加热管组成，从而将传统的对大功率加热器的控制转换为对多组小功率加热管的控制，使得本电加热系统能适用于流量范围和温度范围更广的介质，能克服常规电加热器可能产生的大超调和震荡，提高介质温度的控制速度和准确度，具有重要的实际应用价值。
Description
技术领域
本实用新型涉及热工流量装置与设备技术领域，特别涉及一种流体的电加热系统。
背景技术
流体电加热器是将流体从初始温度加热到所需的目标温度的设备。广泛应用于化工、航空、石油、天然气、船舶等工业领域，如化工物料、过热蒸汽、氮气、空气、水煤气、工业用水、油品等的加热和温控。目前工业控制过程日趋复杂，温度控制的准确度和速度要求不断提高。由于需求、负荷等条件变化，被加热流体介质的流量和温度变化范围也往往随之变宽，这对介质温度控制提出了新的要求。
目前，常用的流体介质温度控制方法是将整个加热器作为一个执行器，采用开关控制或PID控制方法，将介质加温到目标温度。然而温度是一个时间常数大，滞后现象严重的参量，特别是对于大流量的被控对象，加热器功率也很大。如果将加热器作为仅有的一个执行器进行控制，则难以适应较大的流量和温度变化范围，还容易出现大超调和震荡，控制速度和准确度均难以保证。
实用新型内容
有鉴于此，本实用新型的目的是提供一种依据介质流量进行自动分组控制的电加热系统，以解决现有的流体电加热系统难以适应较大的流量和温度变化范围，控制速度和准确度均难以保证的问题。
本实用新型依据介质流量进行自动分组控制的电加热系统，包括计算机、温度控制器、电加热器、用于检测流体介质流量的流量传感器、用于检测流 体介质温度的温度传感器、可控硅、触发器、电源、电流互感器、n-1个继电器、以及n个交流接触器，所述电加热器由n组可分别独立控制的电加热管组成；
所述流量传感器和温度传感器分别与计算机连接，所述计算机还与温度控制器连接；
所述温度控制器通过触发器与可控硅连接，所述电源通过电流互感器和一个交流接触器连接，所述交流接触器与可控硅连接，所述可控硅与一组电加热管连接；
所述温度控制器还与继电器连接，继电器与交流接触器连接，交流接触器与电加热管连接，且一个继电器只与一个交流接触器连接，一个交流接触器只与一组电加热管连接。
本实用新型的有益效果：
本实用新型依据介质流量进行自动分组控制的电加热系统，其电加热器由n组可分别独立控制的电加热管组成，从而将传统的对大功率加热器的控制转换为对多组小功率加热管的控制，使得本电加热系统能适用于流量范围和温度范围更广的介质，能克服常规电加热器可能产生的大超调和震荡，提高介质温度的控制速度和准确度，具有重要的实际应用价值。
附图说明
图1为本实施例依据介质流量进行自动分组控制的电加热系统的结构示意图。
具体实施方式
下面结合附图和实施例对本实用新型作进一步描述。
如图所示，本实施例依据介质流量进行自动分组控制的电加热系统，包括计算机1、温度控制器2、电加热器3、用于检测流体介质流量的流量传感器4、用于检测流体介质温度的温度传感器5、可控硅6、触发器7、电源8、电 流互感器9、n-1个继电器10、n个交流接触器11，所述电加热器由n组可分别独立控制的电加热管12组成；
所述流量传感器4和温度传感器5分别与计算机1连接，所述计算机1还与温度控制器2连接；
所述温度控制器2通过触发器7与可控硅6连接，所述电源8通过电流互感器9和一个交流接触器11连接，所述交流接触器与可控硅6连接，所述可控硅与一组电加热管13连接；
所述温度控制器5还与继电器10连接，继电器10与交流接触器11连接，交流接触器11与电加热管13连接，且一个继电器只与一个交流接触器连接，一个交流接触器只与一组电加热管连接。
本实施例依据介质流量进行自动分组控制的电加热系统的工作原理如下：
工作时，温度传感器和流量传感器将检测到的温度和流量信息输入计算机，计算机根据流量、温度测量值以及温度设定值按式(1)计算所需的加热功率。根据所计算的加热功率按式(2)确定所需的加热管组数，并自动从第2～n组加热管中选择m组开关控制加热管，与第一组PID控制的加热管一起作为控制系统的执行器。由温度控制器对各选中的加热管发出指令进行加热。控制过程中，实时测量被控变量(即流体出口温度)，将测量值与设定值输送到温度控制器进行比较，控制器将比较结果进行分析，然后发出指令到第一组PID控制加热管，逐步调整加热管功率以使流体出口温度向设定温度靠拢。
P＝Qm·c·(Ts-Tr)+Pw (1)
P——系统加热所需总功率，单位W；
Qm——介质的质量流量，单位kg/s；
c——介质比热容，单位J/(kg·℃)；
Ts——设定的介质出口温度，单位℃；
Tr——介质的入口温度，单位℃；
Pw——系统损耗的热功率，单位W。
P＝m·Pu+Pr (2)
Pu——单组电加热管的功率，单位W；
Pr——需要进行PID控制的功率，Pr≤Pu，单位W；
m——需要按额定功率加热的电热管组数，m≤(n-1)。
本实施例依据介质流量进行自动分组控制的电加热系统，其电加热器由n组电加热管组成，从而将传统的对大功率加热器的控制转换为对多组小功率加热管的控制，使得本电加热系统能适用于流量范围和温度范围更广的介质，能克服常规电加热器可能产生的大超调和震荡，提高介质温度的控制速度和准确度，具有重要的实际应用价值。
最后说明的是，以上实施例仅用以说明本实用新型的技术方案而非限制，尽管参照较佳实施例对本实用新型进行了详细说明，本领域的普通技术人员应当理解，可以对本实用新型的技术方案进行修改或者等同替换，而不脱离本实用新型技术方案的宗旨和范围，其均应涵盖在本实用新型的权利要求范围当中。
Claims (1)
1.一种依据介质流量进行自动分组控制的电加热系统，其特征在于：包括计算机、温度控制器、电加热器、用于检测流体介质流量的流量传感器、用于检测流体介质温度的温度传感器、可控硅、触发器、电源、电流互感器、n-1个继电器、以及n个交流接触器，所述电加热器由n组可分别独立控制的的电加热管组成；
所述流量传感器和温度传感器分别与计算机连接，所述计算机还与温度控制器连接；
所述温度控制器通过触发器与可控硅连接，所述电源通过电流互感器和一个交流接触器连接，所述交流接触器与可控硅连接，所述可控硅与一组电加热管连接；
所述温度控制器还与继电器连接，继电器与交流接触器连接，交流接触器与电加热管连接，且一个继电器只与一个交流接触器连接，一个交流接触器只与一组电加热管连接。
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|---|---|---|---|---|
| CN108759069A (zh) * | 2018-08-01 | 2018-11-06 | 湖南智热技术股份有限公司 | 保持宽流量流体流量突变时流出流体恒温的方法及装置 |
| CN110595723A (zh) * | 2019-11-01 | 2019-12-20 | 中国空气动力研究与发展中心超高速空气动力研究所 | 一种高超声速风洞热喷流干扰试验气体加热器 |
| CN114115386A (zh) * | 2021-11-24 | 2022-03-01 | 湖南凯美特气体股份有限公司 | 一种电加热器控制方法、系统及装置 |
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