多级串联电加热装置的自动化控制系统及控制方法制造方法及图纸

本发明专利技术属于电加热设备的控制技术，具体是一种多级串联电加热装置的自动化控制系统。该系统包括多级电加热单元，每一级电加热单元由电加热器、功率控制器、超温保护模块、超温控制PID运算模块、功率控制运算模块几部分组成；出口处的出口检测模块的检测输出端连接至一个出口控制PID运算模块；每一级中，超温保护模块检测温度输出至超温控制PID运算模块并与温设定值进行比较运算；运算结果输出端连接至功率控制运算模块的一个输入端，功率控制运算模块的另一个输入端信号来自所述出口控制PID运算模块的结果输出端，功率控制运算模块输出至功率控制器。本发明专利技术能够稳定提升出口加热温度、控制精度高、运行寿命长。

Automatic Control System and Control Method of Multi-stage Series Electric Heating Device

The invention belongs to the control technology of electric heating equipment, in particular to an automatic control system of a multi-stage series electric heating device. The system consists of multi-stage electric heating unit, each stage of which is composed of electric heater, power controller, over-temperature protection module, over-temperature control PID operation module and power control operation module. The detection output terminal of the exit detection module is connected to an export control PID operation module. In each stage, the over-temperature protection module detects the temperature and outputs it to the over-temperature control module. The output end of the operation result is connected to one input end of the power control operation module. The other input signal of the power control operation module comes from the output end of the output end of the output control PID operation module, and the power control operation module is output to the power controller. The invention can steadily raise the outlet heating temperature, has high control precision and long operation life.

【技术实现步骤摘要】
多级串联电加热装置的自动化控制系统及控制方法
本专利技术属于电加热设备的控制技术，具体是一种多级串联电加热装置的自动化控制系统。
技术介绍
电阻式连续加热装置是用来对介质进行多级连续加热，以达到超高温度要求的电加热系统，其通常包括多级串联的电加热单元，使被加热介质在逐级流转过程中被加热到超高温度。现有多级电加热器的控制系统，一般都具有超温保护及温度控制这两个功能；各级电加热单元均带有各自的超温保护模块，为每一个电加热单元提供独立的超温保护，如果单元内温度超过本级电加热单元温设定值，相应的电加热单元必须断电停止加热；而温度控制模块通常采集整个装置末级或出口温度，将其与设定的出口温度运用PID算法进行比较运算，将运算结果作为各级电加热单元的功率调整依据，以实现对出口温度的稳定控制。这两个控制过程通常各自独立运行。但对于多级串联的电加热器，由于入口温度与出口温度存在很大的温差，在低流量、加热时间短的工况下，各级电加热单元会频繁触及保护温度，频繁的断电保护使得被加热介质很难升温并稳定在700℃以上超高温。并且超温保护的频繁动作，也不利于提高设备的使用寿命。
技术实现思路
本专利技术所要解决的技术问题是，提供一种能够稳定提升出口加热温度、控制精度高、运行寿命长的多级串联电加热装置的自动化控制系统及控制方法。本专利技术的多级串联电加热装置的自动化控制系统包括多级电加热单元，每一级电加热单元由电加热器、功率控制器、超温保护模块、超温控制PID运算模块、功率控制运算模块几部分组成；各级电加热单元的电加热器依次串联在被加热介质输送路线上，在末级的电加热器出口处设置有能够检测介质出口温度的出口检测模块，出口检测模块的检测输出端连接至一个出口控制PID运算模块，并能够与整个加热装置的出口温度设定值进行比较运算；每一级电加热单元中，功率控制器用来控制电加热器的加热功率；超温保护模块设置在该级的电加热器中，用于超温保护控制；所述超温保护模块能够检测监测区域的实际温度并输出至超温控制PID运算模块并与本级加热器的超温设定值进行比较运算；所述超温控制PID运算模块的运算结果输出端连接至功率控制运算模块的一个输入端，功率控制运算模块的另一个输入端信号来自所述出口控制PID运算模块的结果输出端，功率控制运算模块的运算结果输出端输出至功率控制器。优选的，所述电加热单元具有4-8级。本专利技术的多级串联电加热装置控制方法基于上述装置，该方法包括以下步骤：a.通过多级电加热单元对从入口至出口流动的介质进行加热，每一级中的电加热器通过对应的超温保护模块对其进行超温保护；b.将每一级电加热器的实时监测温度与其本级电加热器的超温设定值的差值在超温控制PID运算模块中通过PID算法进行计算获得一个功率调节参考值，并输出至本级的功率控制运算模块；所述差值越大则该功率调节参考值指示调节的功率越低；c.将出口介质的检测温度与出口介质温度设定值的差值在出口控制PID运算模块中通过PID算法进行计算获得另一个功率调节参考值，并输出至每一级的功率控制运算模块；所述差值越大则该功率调节参考值指示调节的功率越高；d.在每一级电加热单元中，将来超温控制PID运算模块和出口控制PID运算模块的功率调节参考值在功率控制运算模块中进行进行叠加运算，运算结果输出至功率控制器，通过功率控制器对本级电热器的加热功率进行调整。所述步骤d中，将来自超温控制PID运算模块和出口控制PID运算模块的功率调节参考值按照设定的各自的权值进行叠加运算。本专利技术的优点体现在：对每一级电加热器的功率调节参数的获得，同时参考了总出口温度大小的参数和本级加热器超温状态的参数，因而可以在调节功率时既满足介质稳定升温要求，同时避免电加热器过快达到超温设定温度，减少了超温保护断电的频率，既提高了升温的速度，更易达到超高温度，也保证了出口介质温度的稳定性，同时延长了保护器件的使用寿命。附图说明图1是本专利技术实施例的系统原理图。具体实施方式如图所示，该多级串联电加热装置的自动化控制系统包括六级电加热单元，每一级电加热单元由电加热器、功率控制器、超温保护模块、超温控制PID运算模块、功率控制运算模块几部分组成；各级电加热单元的电加热器依次串联在被加热介质输送路线上，按照从介质入口至出口的顺序位次为一级电加热器至六级电加热器，在末级的电加热器出口处设置有能够检测介质出口温度T的出口检测模块，出口检测模块的检测输出端连接至一个出口控制PID运算模块，并能够与整个加热装置的出口温度设定值进行比较运算；每一级电加热单元中，功率控制器用来控制电加热器的加热功率；超温保护模块设置在该级的电加热器中，用于超温保护控制；超温保护模块能够检测监测区域的实际温度并输出至超温控制PID运算模块并与本级加热器的超温设定值进行比较运算；超温控制PID运算模块的运算结果输出端连接至功率控制运算模块的一个输入端，功率控制运算模块的另一个输入端信号来自所述出口控制PID运算模块的结果输出端，功率控制运算模块的运算结果输出端输出至功率控制器。上述装置的运行方法包括以下步骤：a.通过多级电加热单元对从入口至出口流动的介质进行加热，每一级中的电加热器通过对应的超温保护模块对其进行超温保护；b.将每一级电加热器的实时监测温度与其本级电加热器的超温设定值的差值在超温控制PID运算模块中通过PID算法进行计算获得一个功率调节参考值，并输出至本级的功率控制运算模块；所述差值越大则该功率调节参考值指示调节的功率越低；c.将出口介质的检测温度与出口介质温度设定值的差值在出口控制PID运算模块中通过PID算法进行计算获得另一个功率调节参考值，并输出至每一级的功率控制运算模块；所述差值越大则该功率调节参考值指示调节的功率越高；d.在每一级电加热单元中，将来超温控制PID运算模块和出口控制PID运算模块的功率调节参考值在功率控制运算模块中按照设定的各自的权值进行进行叠加运算，运算结果输出至功率控制器，通过功率控制器对本级电热器的加热功率进行调整。本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种多级串联电加热装置的自动化控制系统，其特征是：包括多级电加热单元，每一级电加热单元由电加热器、功率控制器、超温保护模块、超温控制PID运算模块、功率控制运算模块几部分组成；各级电加热单元的电加热器依次串联在被加热介质输送路线上，在末级的电加热器出口处设置有能够检测介质出口温度的出口检测模块，出口检测模块的检测输出端连接至一个出口控制PID运算模块，并能够与整个加热装置的出口温度设定值进行比较运算；每一级电加热单元中，功率控制器用来控制电加热器的加热功率；超温保护模块设置在该级的电加热器中，用于超温保护控制；所述超温保护模块能够检测监测区域的实际温度并输出至超温控制PID运算模块并与本级加热器的超温设定值进行比较运算；所述超温控制PID运算模块的运算结果输出端连接至功率控制运算模块的一个输入端，功率控制运算模块的另一个输入端信号来自所述出口控制PID运算模块的结果输出端，功率控制运算模块的运算结果输出端输出至功率控制器。

【技术特征摘要】
1.一种多级串联电加热装置的自动化控制系统，其特征是：包括多级电加热单元，每一级电加热单元由电加热器、功率控制器、超温保护模块、超温控制PID运算模块、功率控制运算模块几部分组成；各级电加热单元的电加热器依次串联在被加热介质输送路线上，在末级的电加热器出口处设置有能够检测介质出口温度的出口检测模块，出口检测模块的检测输出端连接至一个出口控制PID运算模块，并能够与整个加热装置的出口温度设定值进行比较运算；每一级电加热单元中，功率控制器用来控制电加热器的加热功率；超温保护模块设置在该级的电加热器中，用于超温保护控制；所述超温保护模块能够检测监测区域的实际温度并输出至超温控制PID运算模块并与本级加热器的超温设定值进行比较运算；所述超温控制PID运算模块的运算结果输出端连接至功率控制运算模块的一个输入端，功率控制运算模块的另一个输入端信号来自所述出口控制PID运算模块的结果输出端，功率控制运算模块的运算结果输出端输出至功率控制器。2.根据权利要求1所述的多级串联电加热装置的自动化控制系统，其特征是：所述电加热单元具有4-8级。3.一种采用权利要求1所述多级串联电加热装置的自...

【专利技术属性】
技术研发人员：张超，徐庆辉，
申请(专利权)人：镇江东方电热有限公司，
类型：发明
国别省市：江苏,32