RU37582U1

RU37582U1 - ELECTRIC HEATER CONTROL SYSTEM

Info

Publication number: RU37582U1
Application number: RU2003129006/20U
Authority: RU
Inventors: Н.Г. Афанасиади; А.Н. Афанасиади; Л.М. Плоцкер; Д.А. Рябинин
Original assignee: Закрытое акционерное общество "Завод технологического оборудования "ОНИКС"
Priority date: 2003-09-29
Filing date: 2003-09-29
Publication date: 2004-04-27

Description

СИСТЕМА УПРАВЛЕНИЯ ЭЛЕКТРОИАГРЕВАТЕЛЯМИELECTRIC HEATER CONTROL SYSTEM

Изобретение относится к электротермическому оборудованию, а более конкретно к системам управления электронагревателями, предназначенными для обогрева различных устройств, деталей, машин, механизмов и помещений, а также трубопроводов и резервуаров, используемых при транспортировке и хранении вязких и легкозастывающих продуктов (пек, битум, нефтепродукты, синтетические смолы, мастики и т.п.).The invention relates to electrothermal equipment, and more specifically to control systems for electric heaters designed to heat various devices, parts, machines, mechanisms and rooms, as well as pipelines and tanks used in the transportation and storage of viscous and light-hardening products (pitch, bitumen, oil products, synthetic resins, mastics, etc.).

Наиболее близкой по технической сущности к предлагаемой является система управления электронагревателями, содержащая тиристорный модуль и терморегулятор, при этом электронагреватели снабжены электронагревательными элементами, подключенными через тиристорный модуль к источнику электропитания (см. книгу: Электронагревательные установки в сельскохозяйственном производстве. М., Агропромиздат, 1985, с.216-218).Closest to the technical nature of the proposed is a control system for electric heaters containing a thyristor module and a temperature controller, while electric heaters are equipped with electric heating elements connected through a thyristor module to a power source (see the book: Electric heating plants in agricultural production. M., Agropromizdat, 1985, p. 216-218).

Недостатком известной системы управления является отсутствие возможности контроля за состоянием электронагревателей в процессе их работы и, как следствие, отсутствие возможности своевременного отключения и ремонта электронагревателей.A disadvantage of the known control system is the inability to control the state of electric heaters in the process of their operation and, as a consequence, the lack of the ability to timely shut down and repair electric heaters.

Технической задачей предлагаемого изобретения является обеспечение возможности контроля за состоянием электронагревателей в процессе их работы.The technical task of the invention is to provide the ability to control the state of electric heaters in the process of their work.

Техническим результатом, получаемым при практическом использовании предлагаемого изобретения, является обеспечение возможности обнаружения неисправного электронагревателя в процессеThe technical result obtained by the practical use of the invention is to enable the detection of a faulty electric heater in the process

о о 6 about about 6

МПК 7: Н 05 3/00, F 16 L 53/00, В 65 D 88/74IPC 7: H 05 3/00, F 16 L 53/00, B 65 D 88/74

работы системы за счет контроля за состоянием электронагревателей, а также обеспечение возможности своевременной замены неисправных электронагревателей благодаря их своевременному выявлению.the operation of the system due to monitoring the state of electric heaters, as well as providing the ability to timely replace faulty electric heaters due to their timely identification.

Для решения поставленной технической задачи предлагаемая система управления электронагревателями, содержащая тиристорный модуль и терморегулятор, при этом электронагреватели снабжены электронагревательными элементами, подключенными через тиристорный модуль к источнику электропитания, в отличие от прототипа, снабжена преобразователем, соединенным с тиристорным модулем и источником электропитания, контроллером, соединенным с преобразователем и терморегулятором, и устройством защитного отключения, подключенным к электронагревательным элементам и источнику электропитания, при этом каждый электронагреватель имеет, по меньшей мере, одну пару последовательно соединенных электронагревательных элементов, а средняя точка каждой пары электронагревательных элементов подключена к преобразователю, причем каждая пара электронагревательных элементов в каждом электронагревателе образует делитель с равными плечами относительно средней точки пары, электронагревательные элементы каждого электронагревателя имеют одинаковое электрическое сопротивление, а электронагреватели отличаются друг от друга величиной своего электрического сопротивления.To solve the technical problem, the proposed control system of electric heaters containing a thyristor module and a temperature controller, while electric heaters are equipped with electric heating elements connected through a thyristor module to a power source, in contrast to the prototype, equipped with a converter connected to a thyristor module and a power source, a controller connected with a converter and a temperature controller, and a residual current device connected to an electric heater each electric heater has at least one pair of series-connected electric heating elements, and the midpoint of each pair of electric heating elements is connected to the converter, and each pair of electric heating elements in each electric heater forms a divider with equal shoulders relative to the midpoint pairs, electric heating elements of each electric heater have the same electrical resistance, and electric heating Atels differ from each other in the magnitude of their electrical resistance.

Сзш ность изобретения поясняется чертежом, на котором изображена принципиальная схема предлагаемой системы управления электронагревателями.The invention is illustrated by the drawing, which shows a schematic diagram of the proposed control system for electric heaters.

Система управления электронагревателямисодержитElectric heater control system

терморегулятор 1 с подключенными к нему термопарами 2, тиристорный модуль 3, преобразователь 4, контроллер 5 и устройство защитного отключения 6. Терморегулятор 1 соединен локальной сетью 7 с контроллером 5, электронагреватели 8 соединены через устройство 6,temperature regulator 1 with thermocouples 2 connected to it, thyristor module 3, converter 4, controller 5 and protective shutdown device 6. Temperature regulator 1 is connected by local network 7 to controller 5, electric heaters 8 are connected through device 6,

тиристорный модуль 3 и провода F и N с источником электропитания, а преоразователь 4 соединен с контроллером 5, тиристорным модулем 3, устройством бис независимым расценителем 9, подключенным к источнику электропитания. Ткфисторный модуль 3 соединен с источником электропитания через автоматический выключатель 10 а каждый электронагреватель 8 имеет, по меньшей мере, одну пару последовательно соединенных электронагревательных элементов 11. Средние точки 12 пар электронагревательных элементов 11 соединены с преобразователем 4 диагностическими проводами Dl-Dn через клеммный разъем 13. При этом каждая пара электронагревательных элементов 11 в каждом электронагревателе 8 образует делитель с равными плечами относительно ее средней точки 12, электронагревательные элементы 11 каждого электронагревателя 8 имеют различное электрическое сопротивление, а сами электронагреватели 8 отличаются дрзт от друга величиной своего электрического сопротивления. Термопары 2 устанавлены на обогреваемый нагревателями 8 объект (например, трубопровод, емкость с разогреваемым продуктом и т.п.), а также на радиатор (не показан) тиристорного модуля 3.thyristor module 3 and wires F and N with a power source, and the converter 4 is connected to the controller 5, thyristor module 3, a device bis an independent evaluator 9 connected to a power source. The transistor module 3 is connected to the power supply through a circuit breaker 10 and each electric heater 8 has at least one pair of series-connected electric heating elements 11. The midpoints 12 of the pairs of electric heating elements 11 are connected to the converter 4 by the diagnostic wires Dl-Dn through terminal 13. Moreover, each pair of electric heating elements 11 in each electric heater 8 forms a divider with equal shoulders relative to its midpoint 12, electric heating Elements 11 of each electric heater 8 have a different electrical resistance, and the electric heaters 8 themselves differ in their electrical resistance. Thermocouples 2 are installed on an object heated by heaters 8 (for example, a pipeline, a container with a heated product, etc.), as well as on a radiator (not shown) of the thyristor module 3.

Система управления работает следующим образом.The control system operates as follows.

Блок 1 измеряет температуру объекта, разогреваемого нагревателями 8, и температуру радиатора тиристорного модуля 3 и регулирует указанную температуру посредством вьщачи команд на контроллер 5 по локальной сети 4. Тиристорный модуль 3 выполняет коммутацию напряжения на электронагревателях 8 по закону широтно-импульсной модуляции, а преобразователь 4 и контроллер 5 производят диагностирование неисправностей электронагревательных элементов 11 и элементов самой системы управления по следующему алгоритму: все сигналы с электронагревательных элементов 11 и с термопар 2 поступают на преобразователь 4 и преобразуются в последнем до заданного уровня,Block 1 measures the temperature of the object heated by the heaters 8 and the temperature of the radiator of the thyristor module 3 and regulates the indicated temperature by issuing commands to the controller 5 via the local network 4. The thyristor module 3 performs voltage switching on the electric heaters 8 according to the law of pulse-width modulation, and the converter 4 and the controller 5 diagnoses the malfunctions of the electric heating elements 11 and the elements of the control system itself according to the following algorithm: all signals from the electric heating elements 11 and a thermocouple 2 provided to converter 4 and converted into the latter up to a predetermined level,

:аг73/.: ag73 /.

после чего поступают на контроллер 5, в котором производится анализ сигналов и устанавливается наличие неисправности.after which they arrive at the controller 5, in which the analysis of signals is made and the presence of a malfunction is established.

Для диагностирования неисправности нагревателей 8 каждый из них подключается на рабочее напряжение 220В, которое выдается с тиристорного модуля 3. При нормальном режиме работы нагревателей 8 напряжение на проводах Dl-Dn обеспечивается равным НОВ. В случае появления неисправностей в нагревателях 8 (например, нарушение целостности электронагревательных элементов 11, утечки с последних на корпус нагревателя, замыкание, старение элементов И, и т.п.) изменяется электрическое сопротивление плеч нагревателя 8, вследствие чего замеряемая величина напряжения на проводах Dl-Dn отклоняется от своего номинального значения ИОВ на величину, превышающую заданный допуск на данное отклонение. Указанное превышение фиксируется контроллером 5, который вырабатывает сигнал о неисправности нагревателя, пост5шаюш;ий к оператору, и подает команду на отключение автомата питания неисправного нагревателя через независимый расцепитель 9.To diagnose a malfunction of the heaters 8, each of them is connected to an operating voltage of 220V, which is output from the thyristor module 3. During normal operation of the heaters 8, the voltage on the Dl-Dn wires is provided equal to NOV. In the event of malfunctions in the heaters 8 (for example, violation of the integrity of the electric heating elements 11, leakage from the latter to the heater body, short circuit, aging of the AND elements, etc.), the electrical resistance of the shoulders of the heater 8 changes, as a result of which the measured voltage value on the wires Dl -Dn deviates from its nominal value of JOB by an amount exceeding the specified tolerance for this deviation. The specified excess is recorded by the controller 5, which generates a signal about the heater malfunction, then contact the operator, and sends a command to turn off the power supply of the faulty heater through an independent release 9.

Для диагностирования неисправностисиловых ключейFor troubleshooting power keys

тиристорного модуля 3 переменное напряжение 220В, поступающее на нагреватель 8 с модуля 3, измеряется контроллером 5 и сравнивается с сигналом управления на включение. Если при этом напряжение на выходе есть, а сигнал на включение отсутствует, диагностируется неисправность пробой в тиристорном модуле 3. Если же напряжение отсутствует, а сигнал управления есть, диагностируется неисправность обрыв силового ключа модуля 3.of thyristor module 3, an alternating voltage of 220V supplied to the heater 8 from module 3 is measured by the controller 5 and compared with the control signal for switching on. If at the same time there is an output voltage, and there is no enable signal, a breakdown is diagnosed in thyristor module 3. If there is no voltage, but there is a control signal, a break is detected in the power switch of module 3.

Для диагностирования перегрева силовых ключей тиристорного модуля 3 на радиаторе последнего устанавливается датчик температуры в виде термопары 2. В случае превышения максимально допустимойTo diagnose overheating of the power switches of the thyristor module 3, a temperature sensor is installed on the radiator of the latter in the form of thermocouple 2. In case of exceeding the maximum permissible

температуры нагреватели 8 отключаются на время, необходимое для ее снижения.temperature heaters 8 are turned off for the time necessary to reduce it.

Для диагностирования утечек нитающий кабель нагревателя 8To diagnose leaks, heater cable 8

проводят через устройство защитного отключения 6. При превышенииcarried out through a residual current device 6. If exceeded

допустимой разницы прямого и обратного токов вырабатывается сигнал утечка и подается команда на отключение автомата питания нагревателя через независимый расцепитель 9.permissible difference between the forward and reverse currents, a leak signal is generated and a command is issued to turn off the heater power supply via an independent release 9.

Для диагностирования напряжени питания нагревателей 8 в процессе работы системы осуществляется постоянное измерение указанного напряжения. В случае его отклонения от заданных параметров с помощью контроллера 5 формируется информационный сигнал для оператора об отклонении величины контролируемого напряжения от нормы.To diagnose the supply voltage of the heaters 8 during the operation of the system, a constant measurement of the specified voltage is performed. If it deviates from the set parameters with the help of controller 5, an information signal is generated for the operator about the deviation of the controlled voltage from the norm.

ИспользованиепредлагаемойсистемыуправленияUsing the proposed management system

электронагревателями позволяет помимо управления процессом нагрева проводить полную диагностику исправности входящих в данную систему элементов, включая и сами электронагреватели. При этом обеспечивается возможность подачи оператору сигналов о выявленных неисправностях, а также возможность автоматического отключения неисправных нагревателей или каналов управления с последующим восстановлением их работоспособности.electric heaters allows in addition to controlling the heating process to conduct a complete diagnosis of the health of the elements included in this system, including the electric heaters themselves. At the same time, it is possible to provide the operator with signals about the detected malfunctions, as well as the ability to automatically turn off the faulty heaters or control channels with the subsequent restoration of their operability.

jy -j f.jy -j f.

Авторы: ifT // Афанасиади Н.Г.Authors: ifT // Afanasiadi N.G.

5olOO I Cif f5olOO I Cif f

Афанасиади А.Н Плоцкер Л.М. Рябинин Д.А. Afanasiadi A.N. Plotsker L.M. Ryabinin D.A.

Claims

A control system for electric heaters comprising a thyristor module and a temperature controller, wherein the electric heaters are equipped with electric elements connected through a thyristor module to a power source, characterized in that it is equipped with a converter connected to the thyristor module and a power source, a controller connected to the converter and the temperature controller, and protective shutdown device connected to electric heating elements and a power source, while Each electric heater has at least one pair of series-connected electric heating elements, and the middle point of each pair of electric heating elements is connected to the converter, each pair of electric heating elements in each electric heater forming a divider with equal shoulders relative to the middle point of the pair, the electric heating elements of each electric heater have the same electrical resistance, and electric heaters differ from each other by the magnitude of their electric eskogo resistance.