CN211403214U - 一种预防炉膛局部过烧的加热系统 - Google Patents

Abstract

本实用新型公开了一种预防炉膛局部过烧的加热系统，旨在解决现有系统无法精确掌控各个电热元件使用状况，使用效果相对不佳的问题，其技术方案要点是：包括控制装置以及与之电信号连接的人机交互界面，所述控制装置包括电信号连接于人机交互界面的控制器以及多个继电器K，所述控制器耦接并控制继电器K的线圈得失电，所述继电器K的常开触点串联于电热元件，所述继电器K的常开触点回路上设置有电路参数采样装置，所述电路参数采样装置检测继电器K的常开触点回路的参数且其输出端电信号连接于控制器。本实用新型可相对更为精确的掌控电热元件使用状态，有效防止炉膛过烧，从而使用效果更佳。

Description

一种预防炉膛局部过烧的加热系统

技术领域

本实用新型涉及工业电炉，更具体地说，它涉及一种预防炉膛局部过烧的加热系统。

背景技术

工业电炉是用于金属热处理工艺的设备，其在使用时需要利用电热元件（例如：电热丝）对炉膛升温，以达到工艺温度。由于电热丝是损耗件，其在高温环境中使用，表面会形成保护性氧化膜，氧化膜存在一段时间后又会发生老化，形成不断生成和被破坏的循环过程，这个过程也就是电炉丝内部元素不断消耗的过程，影响了电热丝的使用效果和寿命，也决定了炉膛的实际升温效果。

公告号为CN207702984U的专利一种感应电炉设备自动控制烧结系统，包括热电偶、温度烧结模块、PLC可编程控制器、HMI操作界面、DICU数字控制中心、变频电源主回路，热电偶的输入端通过线路连接变频电源主回路，热电偶的输出端通过线路连接温度烧结模块，温度烧结模块的输出端通过线路连接PLC可编程控制器，PLC可编程控制器电连接HMI操作界面，PLC可编程控制器的输出端通过线路连接DICU数字控制中心，DICU数字控制中心的输出端通过线路连接变频电源主回路，变频电源主回路用于对感应电炉内炉料进行输送能量。

当炉内温度和曲线温度偏差超过100℃时，设备会自动停止烧结模式，并能够伴随有声光报警，从而便于操作人员及时发现并及时处理，这样既能达到连续烧结的效果，又能有效防止炉内铁水温度过烧。

上述技术方案提供了一种可防止炉内烧结的系统，能有效防止炉内过烧，但是其在使用过程中，存在这样的问题：热电偶置于炉外，存在一定滞后，干扰因素较多且检测的为整体炉膛温度，对各个电热元件（例如：电热丝）的实际使用情况无法精确掌控，影响使用效果，因此本实用新型提出一种新的技术方案。

实用新型内容

针对现有技术存在的不足，本实用新型的目的在于提供一种预防炉膛局部过烧的加热系统，其可相对更为精确的掌控电热元件使用状态，有效防止炉膛过烧，从而使用效果更佳。

本实用新型的上述技术目的是通过以下技术方案得以实现的：一种预防炉膛局部过烧的加热系统，包括控制装置以及与之电信号连接的人机交互界面，所述控制装置包括电信号连接于人机交互界面的控制器以及多个继电器K，所述控制器耦接并控制继电器K的线圈得失电，所述继电器K的常开触点串联于电热元件，所述继电器K的常开触点回路上设置有电路参数采样装置，所述电路参数采样装置检测继电器K的常开触点回路的参数且其输出端电信号连接于控制器。

通过采用上述技术方案， 工作人员可以通过人机交互界面观察电路参数的采样装置反馈回来的电路参数，将其和初始参数（例如：出厂时获取）对比，以判断对应的电热元件状态是否正常，后续还可通过控制器操控继电器K的线圈得失电，对电热丝做启闭控制；根据上述内容，本实用新型可相对更为精确的掌控电热元件使用状态，有效防止炉膛过烧等情况，从而使用效果更佳。

本实用新型进一步设置为：所述控制器包括PLC控制器，所述PLC控制器耦接有三极管Q1，所述三极管Q1的基极耦接于PLC控制器且，其发射极接地，其集电极串联继电器K的线圈。

通过采用上述技术方案，PLC控制器可输出高低电平至三极管Q1，以控制三极管Q1工作态，从而来控制继电器K的线圈得失电，实现对电热元件做启闭控制。

本实用新型进一步设置为：所述电路参数采样装置包括电流传感器，所述电流传感器检测并输出电流检测信号，所述电流传感器的信号输出端电信号连接于PLC控制器。

通过采用上述技术方案，可利用电流传感器检测电热丝回路中的电流大小并反馈至PLC控制器，做电热丝工作态判断依据。

本实用新型进一步设置为：所述PLC控制器为预设有电热元件阻值计算模块的控制器，电热元件阻值计算模块根据欧姆定律计算电热元件实时电阻；所述PLC控制器电信号连接电压检测装置。

通过采用上述技术方案，预设有电热元件阻值计算模块的控制器可利用实时电流、实时电压实时计算电热元件的实时阻值，方便工作人员判断其使用状态且精度相对更高；毕竟实时电流受干扰因素相对较多。

本实用新型进一步设置为：所述PLC控制器内存储有电热元件标准电阻阈值且其耦接有报警器。

通过采用上述技术方案，工作人员可通过对PLC控制器设置，使其可将电热元件标准电阻阈值和计算出的电热元件的实时阻值比较，当超出阈值时，控制报警器开启，以及时警示工作人员。

本实用新型进一步设置为：所述报警器至少包括声报警器

通过采用上述技术方案，可提高对工作人员的警示效果，避免被工作人员忽视。

本实用新型进一步设置为：还包括电热元件断路反馈装置，所述电热元件断路反馈装置包括第一限流电阻R1以及光耦U1，所述光耦U1的发光器耦接于电热丝且串联有第一限流电阻R1，光耦U1的受光器耦接于PLC控制器。

通过采用上述技术方案，当电热丝通路，光耦的发光器导通，其受光器，即输出端有输出信号至PLC控制器；反之，则无，从而工作人员可通过电热元件断路反馈装置反馈回PLC控制器的信号判断电热丝通断状态。

本实用新型进一步设置为：所述光耦U1耦接电源的一端串联有第二限流电阻R2。

通过采用上述技术方案，可通过第二限流电阻R2对光耦U1保护，防止其被烧坏。

综上所述，本实用新型具有以下有益效果：

1、设置有电流传感器检测电热元件回路的电流并反馈至PLC控制器，设置有电压检测装置检测电热元件的实时工作电压；此时可根据欧姆定律计算电热丝的实时电阻，通过其精确判断对应的电热元件的状态；

2、基于PLC控制器，通过三极管配合继电器实现对各个电热丝的通断控制，以在精确判断电热元件的状态后，对应对各个电热元件做控制；

3、设置有电热元件断路反馈装置，其反馈检测信号至PLC控制器，以便工作人员通过其判断电热元件的通断态。

附图说明

图1为本实用新型的实施例一的电路结构示意图；

图2为本实用新型的实施例二的局部电路结构示意图。

图中：1、人机交互界面；2、控制器；3、电路参数采样装置；4、电压检测装置；5、报警器；6、电热元件断路反馈装置。

具体实施方式

下面结合附图和实施例，对本实用新型进行详细描述。

实施例一：

一种预防炉膛局部过烧的加热系统，参照图1，包括控制装置以及与之电信号连接的人机交互界面1，其中控制装置包括控制器2和多个继电器K，控制器2包括PLC控制器，其电信号连接于人机交互界面1，人机交互界面1可选择触摸显示屏，以便工作人员做人机交互。继电器K的数量根据电热元件的数量确定，电热元件以电热丝为例。

PLC控制器耦接三极管Q1，三极管Q1以NPN型为例，其基极耦接于PLC控制器，其发射极接地，其集电极串联继电器K的线圈并耦接电源；继电器K的常开触点串联于电热丝（L）。

当PLC控制器输出高电平至三极管Q1，三极管Q1导通，继电器K的线圈得电，其常开切换为闭合态，以导通电热丝，即PLC控制器可实现对电热丝启闭控制。

在继电器K的常开触点回路上设置有电路参数采样装置3，电路参数采样装置3检测继电器K的常开触点回路的参数且其信号输出端连接于PLC控制器，从而工作人员可以通过人机交互界面1查看反馈回控制器2的电路参数判断对应的电热丝的工作状态，进而保证电热丝对炉膛的局部加热效果，例如：防止过烧。判断方式可选择和设备出厂时给出的参数做比较。

电路参数采样装置3包括电流传感器，例如：霍尔传感器、电流变送器，其根据实际测量需求选定；电流传感器的输出端电信号连接于PLC控制器，以完成电流检测信号反馈。工作人员可选择通过观察反馈的电流检测信号判断电热丝的工作状态。

考虑实际使用环境下，电流变化干扰因素较多（厂区电压等），所以工作人员还可通过电热丝实时阻值对其状态判断，为此做以下设置：

在PLC控制器内预设电热元件阻值计算模块，电热元件阻值计算模块根据欧姆定律计算电热元件实时电阻；PLC控制器电信号连接电压检测装置4，电压检测装置4可选择电压变送器或适配PLC的电压表，电压检测装置4用于检测输入设备，即电热丝的供电电压。此时可通过实时电压、实时电流、欧姆定律计算出电热丝的实时阻值，以对其状态做判断，从而使用效果相对更佳。

PLC控制器耦接有一报警器5且其内部预设电热元件标准电阻阈值。使用时，工作人员通过对PLC设置，将电热元件阻值计算模块得出实时电热丝阻值和预设电热元件标准电阻阈值的比较，当超出阈值，PLC控制器控制报警器5开启（启闭控制可同样采用继电器实现），以提示工作人员。

为提高警示效，报警器5选择声报警器。

实施例二：

一种预防炉膛局部过烧的加热系统，参照图2，与实施例一的区别在于：还包括电热元件断路反馈装置6，电热元件断路反馈装置6包括第一限流电阻R1以及光耦U1。

电热丝串联一分流电阻R0,其中光耦U1的发光器并联于分流电阻R0且串联有第一限流电阻R1，光耦U1的受光器耦接于PLC控制器。

电热丝通路时，光耦U1的发光器（输入端）有输入，此时光耦U1的受光器（输出端）有输出；反之，则无输出，从而可通过光耦U1的输出判断电热丝的通断态。

光耦U1的受光器耦接于电源的一端串联有第二限流电阻R2，以防止光耦U1，甚至控制器被烧坏。光耦U1的受光器接地一端串联次级电阻R3，以便反馈信号。

以上所述仅是本实用新型的优选实施方式，本实用新型的保护范围并不仅局限于上述实施例，凡属于本实用新型思路下的技术方案均属于本实用新型的保护范围。应当指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本实用新型原理前提下的若干改进和润饰，这些改进和润饰也应视为本实用新型的保护范围。

Claims (8)

1.一种预防炉膛局部过烧的加热系统，包括控制装置以及与之电信号连接的人机交互界面（1），其特征在于：所述控制装置包括电信号连接于人机交互界面（1）的控制器（2）以及多个继电器K，所述控制器（2）耦接并控制继电器K的线圈得失电，所述继电器K的常开触点串联于电热元件，所述继电器K的常开触点回路上设置有电路参数采样装置（3），所述电路参数采样装置（3）检测继电器K的常开触点回路的参数且其输出端电信号连接于控制器（2）。

2.根据权利要求1所述的一种预防炉膛局部过烧的加热系统，其特征在于：所述控制器（2）包括PLC控制器，所述PLC控制器耦接有三极管Q1，所述三极管Q1的基极耦接于PLC控制器且，其发射极接地，其集电极串联继电器K的线圈。

3.根据权利要求2所述的一种预防炉膛局部过烧的加热系统，其特征在于：所述电路参数采样装置（3）包括电流传感器，所述电流传感器检测并输出电流检测信号，所述电流传感器的信号输出端电信号连接于PLC控制器。

4.根据权利要求3所述的一种预防炉膛局部过烧的加热系统，其特征在于：所述PLC控制器为预设有电热元件阻值计算模块的控制器（2），电热元件阻值计算模块根据欧姆定律计算电热元件实时电阻；所述PLC控制器电信号连接电压检测装置（4），所述电压检测装置（4）检测电热元件的实时工作电压。

5.根据权利要求4所述的一种预防炉膛局部过烧的加热系统，其特征在于：所述PLC控制器内存储有电热元件标准电阻阈值且其耦接有报警器（5）。

6.根据权利要求5所述的一种预防炉膛局部过烧的加热系统，其特征在于：所述报警器（5）至少包括声报警器。

7.根据权利要求2所述的一种预防炉膛局部过烧的加热系统，其特征在于：还包括电热元件断路反馈装置（6），所述电热元件断路反馈装置（6）包括第一限流电阻R1以及光耦U1，所述光耦U1的发光器耦接于电热丝且串联有第一限流电阻R1，光耦U1的受光器耦接于PLC控制器。

8.根据权利要求7所述的一种预防炉膛局部过烧的加热系统，其特征在于：所述光耦U1耦接电源的一端串联有第二限流电阻R2。

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