電熱鍋爐實驗裝置設計研究

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摘要:設計了一套簡易電熱鍋爐實驗裝置。詳細闡述了實驗裝置的組成，包括控制器、測溫傳感器、變送器等硬件的選型，設計了電氣控制電路。設計的電熱鍋爐操作簡單，安全可靠，是非常理想的學生實訓平臺。

關鍵詞:電熱鍋爐;實驗裝置;實訓平

電熱鍋爐是將電能轉化為熱能的熱力裝置，與傳統的燃煤鍋爐相比，電熱鍋爐更加環保、可控、節能［1-5］。在學校中，設計一套電熱鍋爐實驗裝置可以為學生提供學習平臺，學生可以設計算法在該裝置上進行驗證，還可以測試多種控制器的控制效果。

1電熱鍋爐的設計

如圖1所示為電熱鍋爐實物圖。該電熱鍋爐由220V交流電供電，通過控制器給鍋爐中的水加熱。設計一套電熱鍋爐實驗裝置，首先要設計控制開關接線圖，并與實物連接，控制開關接線圖如圖2所示。按下啟動按鈕，該裝置進入工作狀態。其中斷路裝置起過載和短路保護作用，接觸器起到電起動器的作用。全隔離單相交流調壓模塊將控制電路與高壓電路隔離，把輸入的電壓信號控制在0～5V。按下停止按鈕，電路會斷開，鍋爐停止工作。電氣控制圖如圖3所示。

2硬件選型

2．1Pt100。熱電阻本文選取Pt100熱電阻作為溫度傳感器，用來檢測電熱鍋爐的水溫。Pt100是鉑熱電阻，它的阻值隨溫度變化而變化，與溫度成正比。它的工業原理為:當PT100在0℃時阻值為100Ω，在100℃時阻值約為138．5Ω。若用T表示溫度，R表示阻值，兩者的關系可近似表達為:T=2．597R。2．2溫度變送器。本文選用SBWZ溫度變送器，該溫度變送器的作用是將Pt100熱電阻傳出來的溫度信號轉換為可傳輸的標準信號。即將阻值信號轉換為和它具有線性關系的電壓信號或電流信號。如圖4所示為溫度變送器原理圖。

3電熱鍋爐控制器的選取

該電熱鍋爐實驗設備，控制器選取普適性強，可以選用單片機，也可以選用PLC，還可以利用計算機對其控制。同時選用相應的數據采集卡進行通訊，完成控制器對電熱鍋爐的控制。如圖5所示為電熱鍋爐控制原理圖。

4結論

本文設計的電熱鍋爐實驗裝置易于操作，已經應用于教育教學。為學生了解電熱鍋爐系統結構以及進行各類驗證實驗提供平臺，并在此實驗平臺上達到了良好的效果。

參考文獻:

［1］郭艷英．智能預測控制在電熱鍋爐供暖系統中的應用研究［D］．東北大學，2012．

［2］余昌源．電加熱鍋爐溫度控制系統的設計及實現［D］．內蒙古大學，2014．

［3］王禹萱．預測控制算法在鍋爐溫度控制系統中的應用研究［D］．哈爾濱理工大學，2019．

［4］陸夢進．基于PID的電鍋爐溫度控制系統的研究與設計［D］．武漢工程大學，2016．

［5］王本琪．基于組態王的PLC鍋爐溫度控制系統的設計［D］．中國海洋大學，2012．

作者:高興泉 趙 強 黃東冬 丁三毛 劉志成 單位:吉林化工學院信息與控制工程學院