本實(shí)用新型涉及熱工流量裝置與設(shè)備技術(shù)領(lǐng)域，特別涉及一種流體的電加熱系統(tǒng)。

背景技術(shù)：

流體電加熱器是將流體從初始溫度加熱到所需的目標(biāo)溫度的設(shè)備。廣泛應(yīng)用于化工、航空、石油、天然氣、船舶等工業(yè)領(lǐng)域，如化工物料、過熱蒸汽、氮?dú)?、空氣、水煤氣、工業(yè)用水、油品等的加熱和溫控。目前工業(yè)控制過程日趨復(fù)雜，溫度控制的準(zhǔn)確度和速度要求不斷提高。由于需求、負(fù)荷等條件變化，被加熱流體介質(zhì)的流量和溫度變化范圍也往往隨之變寬，這對介質(zhì)溫度控制提出了新的要求。

目前，常用的流體介質(zhì)溫度控制方法是將整個(gè)加熱器作為一個(gè)執(zhí)行器，采用開關(guān)控制或PID控制方法，將介質(zhì)加溫到目標(biāo)溫度。然而溫度是一個(gè)時(shí)間常數(shù)大，滯后現(xiàn)象嚴(yán)重的參量，特別是對于大流量的被控對象，加熱器功率也很大。如果將加熱器作為僅有的一個(gè)執(zhí)行器進(jìn)行控制，則難以適應(yīng)較大的流量和溫度變化范圍，還容易出現(xiàn)大超調(diào)和震蕩，控制速度和準(zhǔn)確度均難以保證。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：

有鑒于此，本實(shí)用新型的目的是提供一種依據(jù)介質(zhì)流量進(jìn)行自動(dòng)分組控制的電加熱系統(tǒng)，以解決現(xiàn)有的流體電加熱系統(tǒng)難以適應(yīng)較大的流量和溫度變化范圍，控制速度和準(zhǔn)確度均難以保證的問題。

本實(shí)用新型依據(jù)介質(zhì)流量進(jìn)行自動(dòng)分組控制的電加熱系統(tǒng)，包括計(jì)算機(jī)、溫度控制器、電加熱器、用于檢測流體介質(zhì)流量的流量傳感器、用于檢測流 體介質(zhì)溫度的溫度傳感器、可控硅、觸發(fā)器、電源、電流互感器、n-1個(gè)繼電器、以及n個(gè)交流接觸器，所述電加熱器由n組可分別獨(dú)立控制的電加熱管組成；

所述流量傳感器和溫度傳感器分別與計(jì)算機(jī)連接，所述計(jì)算機(jī)還與溫度控制器連接；

所述溫度控制器通過觸發(fā)器與可控硅連接，所述電源通過電流互感器和一個(gè)交流接觸器連接，所述交流接觸器與可控硅連接，所述可控硅與一組電加熱管連接；

所述溫度控制器還與繼電器連接，繼電器與交流接觸器連接，交流接觸器與電加熱管連接，且一個(gè)繼電器只與一個(gè)交流接觸器連接，一個(gè)交流接觸器只與一組電加熱管連接。

本實(shí)用新型的有益效果：

本實(shí)用新型依據(jù)介質(zhì)流量進(jìn)行自動(dòng)分組控制的電加熱系統(tǒng)，其電加熱器由n組可分別獨(dú)立控制的電加熱管組成，從而將傳統(tǒng)的對大功率加熱器的控制轉(zhuǎn)換為對多組小功率加熱管的控制，使得本電加熱系統(tǒng)能適用于流量范圍和溫度范圍更廣的介質(zhì)，能克服常規(guī)電加熱器可能產(chǎn)生的大超調(diào)和震蕩，提高介質(zhì)溫度的控制速度和準(zhǔn)確度，具有重要的實(shí)際應(yīng)用價(jià)值。

附圖說明

圖1為本實(shí)施例依據(jù)介質(zhì)流量進(jìn)行自動(dòng)分組控制的電加熱系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)示意圖。

具體實(shí)施方式

下面結(jié)合附圖和實(shí)施例對本實(shí)用新型作進(jìn)一步描述。

如圖所示，本實(shí)施例依據(jù)介質(zhì)流量進(jìn)行自動(dòng)分組控制的電加熱系統(tǒng)，包括計(jì)算機(jī)1、溫度控制器2、電加熱器3、用于檢測流體介質(zhì)流量的流量傳感器4、用于檢測流體介質(zhì)溫度的溫度傳感器5、可控硅6、觸發(fā)器7、電源8、電 流互感器9、n-1個(gè)繼電器10、n個(gè)交流接觸器11，所述電加熱器由n組可分別獨(dú)立控制的電加熱管12組成；

所述流量傳感器4和溫度傳感器5分別與計(jì)算機(jī)1連接，所述計(jì)算機(jī)1還與溫度控制器2連接；

所述溫度控制器2通過觸發(fā)器7與可控硅6連接，所述電源8通過電流互感器9和一個(gè)交流接觸器11連接，所述交流接觸器與可控硅6連接，所述可控硅與一組電加熱管13連接；

所述溫度控制器5還與繼電器10連接，繼電器10與交流接觸器11連接，交流接觸器11與電加熱管13連接，且一個(gè)繼電器只與一個(gè)交流接觸器連接，一個(gè)交流接觸器只與一組電加熱管連接。

本實(shí)施例依據(jù)介質(zhì)流量進(jìn)行自動(dòng)分組控制的電加熱系統(tǒng)的工作原理如下：

工作時(shí)，溫度傳感器和流量傳感器將檢測到的溫度和流量信息輸入計(jì)算機(jī)，計(jì)算機(jī)根據(jù)流量、溫度測量值以及溫度設(shè)定值按式(1)計(jì)算所需的加熱功率。根據(jù)所計(jì)算的加熱功率按式(2)確定所需的加熱管組數(shù)，并自動(dòng)從第2～n組加熱管中選擇m組開關(guān)控制加熱管，與第一組PID控制的加熱管一起作為控制系統(tǒng)的執(zhí)行器。由溫度控制器對各選中的加熱管發(fā)出指令進(jìn)行加熱。控制過程中，實(shí)時(shí)測量被控變量(即流體出口溫度)，將測量值與設(shè)定值輸送到溫度控制器進(jìn)行比較，控制器將比較結(jié)果進(jìn)行分析，然后發(fā)出指令到第一組PID控制加熱管，逐步調(diào)整加熱管功率以使流體出口溫度向設(shè)定溫度靠攏。

P＝Q_m·c·(T_s-T_r)+P_w (1)

P——系統(tǒng)加熱所需總功率，單位W；

Q_m——介質(zhì)的質(zhì)量流量，單位kg/s；

c——介質(zhì)比熱容，單位J/(kg·℃)；

T_s——設(shè)定的介質(zhì)出口溫度，單位℃；

T_r——介質(zhì)的入口溫度，單位℃；

P_w——系統(tǒng)損耗的熱功率，單位W。

P＝m·P_u+P_r (2)

P_u——單組電加熱管的功率，單位W；

P_r——需要進(jìn)行PID控制的功率，P_r≤P_u，單位W；

m——需要按額定功率加熱的電熱管組數(shù)，m≤(n-1)。

本實(shí)施例依據(jù)介質(zhì)流量進(jìn)行自動(dòng)分組控制的電加熱系統(tǒng)，其電加熱器由n組電加熱管組成，從而將傳統(tǒng)的對大功率加熱器的控制轉(zhuǎn)換為對多組小功率加熱管的控制，使得本電加熱系統(tǒng)能適用于流量范圍和溫度范圍更廣的介質(zhì)，能克服常規(guī)電加熱器可能產(chǎn)生的大超調(diào)和震蕩，提高介質(zhì)溫度的控制速度和準(zhǔn)確度，具有重要的實(shí)際應(yīng)用價(jià)值。

最后說明的是，以上實(shí)施例僅用以說明本實(shí)用新型的技術(shù)方案而非限制，盡管參照較佳實(shí)施例對本實(shí)用新型進(jìn)行了詳細(xì)說明，本領(lǐng)域的普通技術(shù)人員應(yīng)當(dāng)理解，可以對本實(shí)用新型的技術(shù)方案進(jìn)行修改或者等同替換，而不脫離本實(shí)用新型技術(shù)方案的宗旨和范圍，其均應(yīng)涵蓋在本實(shí)用新型的權(quán)利要求范圍當(dāng)中。