CN218502956U - 电阻加热热脱附智能控制系统 - Google Patents

Abstract

本申请提供了一种电阻加热热脱附智能控制系统，涉及污染土壤原位电阻加热热脱附技术领域，其包括：电极控制设备，其包括电测仪表用于测量电阻加热热脱附智能控制系统的电参数，电参数包括电压、电流和功率；SCR调功/调压器用于调节电阻加热热脱附智能控制系统的电压或功率；控制器分别与电测仪表和SCR调功/调压器连接，用于接收电参数，并在电参数超过第一阈值且不超过第二阈值时调节SCR调功/调压器使电参数不超过第一阈值，第一阈值小于第二阈值；温度采集设备，用于采集电阻加热热脱附智能控制系统中电极棒周围土壤的温度；电阻加热管理设备，用于存储、分析、显示电参数和温度。本申请能够更好的控制因电阻值变化而导致的电流突变问题。

Description

电阻加热热脱附智能控制系统

技术领域

本申请涉及污染土壤原位电阻加热热脱附技术领域，尤其是涉及一种电阻加热热脱附智能控制系统。

背景技术

电阻加热热脱附修复技术被广泛用于污染土壤/地下水的修复工程当中，其原理是在土壤中直接安装由多个电极组成的电极网络，建立交变电磁场，形成电流回路，具有导电性的土壤将电能转换成热能升温，土壤中水分逐渐转化成热蒸汽，驱使易挥发性有机污染物从土壤中脱附进入更易渗透的蒸汽流动区域，汽水混合有机污染物经多相抽提井进行真空抽提、收集和无害化处理。

随着土壤中温度的升高，土壤中的电阻会逐渐减小，从而导致电流逐渐增大。因此在加热运行的过程当中，土壤电阻值实时变化，会造成三相运行电流非常不均衡，有一相的电流仅为其他两相的二分之一左右，而且经常会发生电流突然跳变现象，即电流突然增加一倍以上。

针对上述中的相关技术，发明人认为，当电流发生突然跳变时，很容易影响整体的修复过程。

实用新型内容

为了能够更好的控制因电阻值变化而导致的电流突变问题，本申请提供一种电阻加热热脱附智能控制系统。

一种电阻加热热脱附智能控制系统，包括：

电极控制设备，其包括电测仪表、SCR调功/调压器和控制器；

所述电测仪表用于测量所述电阻加热热脱附智能控制系统的电参数，所述电参数包括电压、电流和功率；

所述SCR调功/调压器用于调节所述电阻加热热脱附智能控制系统的电压或功率；

所述控制器分别与所述电测仪表和所述SCR调功/调压器连接，用于接收所述电参数，并在电参数超过第一阈值且不超过第二阈值时调节所述SCR调功/调压器使所述电参数不超过所述第一阈值，所述第一阈值小于所述第二阈值；温度采集设备，用于采集所述电阻加热热脱附智能控制系统中电极棒周围土壤的温度；

温度采集设备，用于采集所述电阻加热热脱附智能控制系统中电极棒周围土壤的温度；

电阻加热管理设备，用于存储、分析、显示所述电参数和所述温度。

通过采用上述技术方案，在对污染土壤进行修复时，电测仪表实时对电阻加热热脱附智能控制系统的电流值、电压值以及功率值进行采集，控制器接收采集到的数据并与阈值进行对比分析，若分析出电流值超过阈值，则通过调节SCR调功/调压器来对电流进行调控，使电流恒定处于正常运行的范围内，从而来控制电流的突变。

优选的，所述电极控制设备还包括智能断路器，所述智能断路器用于连接外部供电单元并向所述电阻加热热脱附智能控制系统供电；所述智能断路器与所述控制器连接，所述控制器还用于在电参数超过所述第二阈值且不超过第三阈值时控制所述智能断路器断开，所述第二阈值小于所述第三阈值。

通过采用上述技术方案，当电阻加热热脱附智能控制系统的电流超过SCR调功/调压器可调节的范围时，可通过智能断路器对电路进行断路处理，来保护设备不受过流影响。

优选的，所述电极控制设备还包括快熔模块，所述快熔模块设置在所述SCR调功/调压器和所述电极棒之间，所述第三阈值为所述快熔模块的熔断值。

通过采用上述技术方案，当电流跳变过大时，快熔模块自身产生热量，迅速进行熔断，从而防止由于电流突然变大导致电路中的部分器件损坏。

优选的，所述电阻加热管理设备包括HIM人机界面、工艺生产可视化单元、数据采集存储单元以及数据曲线生成单元；

工艺生产可视化单元，用于显示上传至所述HIM人机界面的工艺生产数据；

数据采集存储单元，用于采集、存储所述电参数和所述温度并显示在所述HIM人机界面上；

数据曲线生成单元，用于拟合所述电参数和所述温度的数据曲线并显示在所述HIM人机界面上。

通过采用上述技术方案，电阻加热管理设备对采集的数据进行储存、管理以及展示，使得工作人员清晰的得出电阻值变化带来的影响。

优选的，所述电极控制设备与所述电阻加热管理设备共同配置有供电单元。

优选的，所述温度采集设备包括温度传感器单元以及与温度传感器单元连接的串口通讯单元，所述串口通讯单元与所述电阻加热管理设备连接。

优选的，所述温度传感器单元包括保护结构、PT100温度采集模块以及PT100热电阻，所述PT100温度采集模块和所述PT100热电阻连接，所述PT100温度采集模块和所述PT100热电阻共同布置在所述保护结构内部。

应当理解，发明内容部分中所描述的内容并非旨在限定本申请的实施例的关键或重要特征，亦非用于限制本申请的范围。本申请的其它特征将通过以下的描述变得容易理解。

附图说明

结合附图并参考以下详细说明，本申请各实施例的上述和其他特征、优点及方面将变得更加明显。在附图中，相同或相似的附图标记表示相同或相似的元素，其中：

图1是本申请实施例中电阻加热热脱附智能控制系统的方框图；

图2是本申请实施例中第一种电极控制设备的方框图；

图3是本申请实施例中第二种电极控制设备的方框图；

图4是本申请实施例中第三种电极控制设备的方框图；

图5是本申请实施例中温度采集设备的方框图；

图6是本申请实施例中电阻加热管理设备的方框图。

附图标记说明：1、电极控制设备；11、电极棒；12、电测仪表；13、控制器；14、SCR调功/调压器；15、智能断路器；16、快熔模块；2、温度采集设备；21、温度传感器单元；211、PT100温度采集模块；212、PT100热电阻；213、保护结构；22、串口通讯单元；3、电阻加热管理设备；31、HIM人机界面；32、工艺生产可视化单元；33、数据采集存储单元；34、数据曲线生成单元；4、供电单元。

具体实施方式

为使本申请实施例的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合本申请实施例中的附图，对本申请实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述。

为了能够更好的控制因电阻值变化而导致的电流突变问题，本申请提供一种电阻加热热脱附智能控制系统。

参照图1，电阻加热热脱附智能控制系统包括：用于采集电阻加热热脱附智能控制系统的电参数并对电参数进行分析和调控的电极控制设备1、用于采集电极棒11周围土壤的温度的温度采集设备2、用于存储、分析、显示所述电参数和所述温度的电阻加热管理设备3。

需要说明的是，电参数主要包括：电阻加热热脱附智能控制系统在工作状态中温度采集设备2与电阻加热管理设备3的器件的电流、电压以及功率。

在对污染土壤进行修复时，通过电极控制设备1实时采集修复过程中的电流、电压以及功率，并将采集到的数据与预设的阈值进行对比分析，针对不同的分析结果对电路中的电压或功率进行调控，从而实现对电流的调控。温度采集设备2实时对电极棒周围的土壤温度进行检测，方便工作人员监测调控效果。电极控制设备1与温度采集设备2将采集的数据上传至电阻加热管理设备3，电阻加热管理设备3对采集到的数据进行储存、管理以及显示，使得工作人员清晰的得出电阻值变化带来的影响。

下面对电极控制设备1进行介绍。

参照图2，电极控制设备1包括电极棒11、电测仪表12、SCR调功/调压器14以及控制器13。电测仪表12用于测量电阻加热热脱附智能控制系统的电参数。SCR调功/调压器14用于调节电阻加热热脱附智能控制系统的电压或功率。控制器13分别与电测仪表12和SCR调功/调压器14连接，用于接收电参数，并在电参数超过第一阈值且不超过第二阈值时调节SCR调功/调压器14使电参数不超过第一阈值。在一些实时方式中，控制器13可以采用PLC控制单元。

需要说明的是，电测仪表12测量出来的电压值、电流值、功率因数等数据通过modbus通讯协议传送至控制器13，modbus通讯协议是一种串行通信协议，控制器13能够通过modbus通讯协议来识别电测仪表12输出的电压值、电流值、功率因数等数据。上述第一阈值是指能够使电路中的器件正常工作的最大电流值，上述第二阈值是指能够通过SCR调功/调压器14来调控的最大电流值。

示例地，当需要对污染土壤进行修复时，将电极棒11插入待修复的污染土壤中，形成电流回路，具有导电性的土壤将电能转换成热能升温。电测仪表12与电极棒11连接，来检测附修复过程中的电流、电压以及功率，电测仪表12测量出来的电压值、电流值、功率因数等数据经过modbus通讯协议传送给控制器13。控制器13完成对上述数据的分解，得到实际测量值作为控制的精确数据输入，并对输入的数据进行对比分析。若检测的电流值超过预设的第一阈值未超过第二阈值时，则控制器13会控制SCR调功/调压器14将工作电路的电压或功率降低，使三相运行电流减小，来达到调控电流的目的。

在一些实施例中，参见图3，电极控制设备1还包括智能断路器15，智能断路器15用于连接外部供电单元4并向电阻加热热脱附智能控制系统供电。智能断路器15还与控制器13连接，控制器13还用于在电参数超过第二阈值且不超过第三阈值时控制智能断路器15断开，第二阈值小于第三阈值。从而来保护电网系统，提高装置的可靠性。

在一些实施例中，参见图4，电极控制设备1还包括快熔模块16，快熔模块16设置在SCR调功/调压器14和电极棒11之间，第三阈值为快熔模块16的熔断值。从而防止电流跳变过大，而使器件烧坏。在一些实施方式中，快熔模块16可以使用市面上已有的熔断器作为快熔模块16。

示例地，当电阻加热热脱附智能控制系统在修复过程中的电流值超过预设的第二阈值未超过第三阈值时，SCR调功/调压器14无法通过调节电压或功率来实现对电流的调节，此时，控制器13会控制调节智能断路器15将电路的断开，从而防止由于电流过大而影响器件的使用。当电阻加热热脱附智能控制系统在修复过程中的电流值超过预设的第三阈值时，此时的电流跳变过大，从电极棒11流出的电流流过快熔模块16时，快熔模块16自身产生热量，迅速将熔体熔断，来断开电路，从而防止由于电流突然变大导致电路中的部分器件损坏。

下面对温度采集设备2进行介绍。

参照图5，温度采集设备2包括与供电单元4相连接的温度传感器单元21以及与温度传感器单元21和电阻加热管理设备3连接的串口通讯单元22。其中，温度传感器单元21用于将温度信号转换为数字信号，串口通讯单元22用于将接收的数字信号输出至电阻加热管理设备3。

需要说明的是，供电单元4向温度传感器单元21提供直流24V电源。串口通讯单元22将接收的数字信号存放在modbus寄存器内，然后以标准的modbus协议将数字信号输出至电阻加热管理设备3。

其中，温度传感器单元21包括PT100温度采集模块211、PT100热电阻212以及保护结构213。

PT100热电阻212用于采集污染土壤的温度，并将温度信号转换为电压信号。PT100温度采集模块211用于将PT100热电阻212输出的电压信号转换成数字信号。需要说明的是，PT100温度采集模块211为多路PT100采集模块，PT100温度采集模块211能够进行对信号的模数转换，从而方便将采集的信号上传至串口通讯单元22。

保护结构213用于对PT100温度采集模块211以及PT100热电阻212进行保护。PT100温度采集模块211以及PT100热电阻212布置在保护结构213的内部。保护结构213做了大量特殊工艺处理，包括强度、防腐和绝缘处理等，来提高其保护强度。

下面对电阻加热管理设备3进行介绍。

参照图6，电阻加热管理设备3包括HIM人机界面31、工艺生产可视化单元32、数据采集存储单元33以及数据曲线生成单元34。HIM人机界面31分别与工艺生产可视化单元32、数据采集存储单元33以及数据曲线生成单元34连接。

在一些可实施的方式中，HIM人机界面31可以选为一款智能型触摸屏，具有以太网接口、串行接口以及U盘数据采集存储单元，使得工作人员可以通过HIM人机界面31对数据进行编写并通过以太网接口进行上传，可以将整个工艺通过HIM人机界面31进行上传，上传的数据在工艺生产可视化单元32中进行展示。

工艺生产可视化单元32是在HIM人机界面31提供的软件完成的二次开发，其具备工艺生产流程可视化，更加直观的帮助工作人员熟悉工艺流程、完成各项技术工作。

数据采集存储单元33用于将采集来的电参数、温度、开关数据、故障数据进行有效数据存储，并将数据上传至HIM人机界面31，通过HIM人机界面31能够对数据进行显示，使工作人员可以实时进行查看。需要说明的是，数据采集存储单元33通过modbus通讯协议将电测仪表12测量出来的电压值、电流值、功率因数等数据进行采集。

数据曲线生成单元34用于将采集来的电参数、温度、开关数据、故障数据进行拟合输出对应的数据曲线，方便工作人员实时查看数据变化趋势，根据数据变化趋势做相应调整。

以上均为本申请的较佳实施例，并非依此限制本申请的保护范围，故：凡依本申请的结构、形状、原理所做的等效变化，均应涵盖于本申请的保护范围之内。

Claims (7)

1.一种电阻加热热脱附智能控制系统，其特征在于：包括：

电极控制设备(1)，其包括电测仪表(12)、SCR调功/调压器(14)和控制器(13)；

所述电测仪表(12)用于测量所述电阻加热热脱附智能控制系统的电参数，所述电参数包括电压、电流和功率；

所述SCR调功/调压器(14)用于调节所述电阻加热热脱附智能控制系统的电压或功率；

所述控制器(13)分别与所述电测仪表(12)和所述SCR调功/调压器(14)连接，用于接收所述电参数，并在电参数超过第一阈值且不超过第二阈值时调节所述SCR调功/调压器(14)使所述电参数不超过所述第一阈值，所述第一阈值小于所述第二阈值；

温度采集设备(2)，用于采集所述电阻加热热脱附智能控制系统中电极棒(11)周围土壤的温度；

电阻加热管理设备(3)，用于存储、分析、显示所述电参数和所述温度。

2.根据权利要求1所述的电阻加热热脱附智能控制系统，其特征在于：所述电极控制设备(1)还包括智能断路器(15)，所述智能断路器(15)用于连接外部供电单元(4)并向所述电阻加热热脱附智能控制系统供电；所述智能断路器(15)与所述控制器(13)连接，所述控制器(13)还用于在电参数超过所述第二阈值且不超过第三阈值时控制所述智能断路器(15)断开，所述第二阈值小于所述第三阈值。

3.根据权利要求2所述的电阻加热热脱附智能控制系统，其特征在于：所述电极控制设备(1)还包括快熔模块(16)，所述快熔模块(16)设置在所述SCR调功/调压器(14)和所述电极棒(11)之间，所述第三阈值为所述快熔模块(16)的熔断值。

4.根据权利要求1所述的电阻加热热脱附智能控制系统，其特征在于：所述电阻加热管理设备(3)包括HIM人机界面(31)、工艺生产可视化单元(32)、数据采集存储单元(33)以及数据曲线生成单元(34)；

工艺生产可视化单元(32)，用于显示上传至所述HIM人机界面(31)的工艺生产数据；

数据采集存储单元(33)，用于采集、存储所述电参数和所述温度并显示在所述HIM人机界面(31)上；

数据曲线生成单元(34)，用于拟合所述电参数和所述温度的数据曲线并显示在所述HIM人机界面(31)上。

5.根据权利要求1所述的电阻加热热脱附智能控制系统，其特征在于：所述电极控制设备(1)与所述电阻加热管理设备(3)共同配置有供电单元(4)。

6.根据权利要求1所述的电阻加热热脱附智能控制系统，其特征在于：所述温度采集设备(2)包括温度传感器单元(21)以及与温度传感器单元(21)连接的串口通讯单元(22)，所述串口通讯单元(22)与所述电阻加热管理设备(3)连接。

7.根据权利要求6所述的电阻加热热脱附智能控制系统，其特征在于：所述温度传感器单元(21)包括保护结构(213)、PT100温度采集模块(211)以及PT100热电阻(212)，所述PT100温度采集模块(211)和所述PT100热电阻(212)连接，所述PT100温度采集模块(211)和所述PT100热电阻(212)共同布置在所述保护结构(213)内部。

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