高興泉 趙強(qiáng) 黃東冬 丁三毛 劉志成
摘要:設(shè)計(jì)了一套簡(jiǎn)易電熱鍋爐實(shí)驗(yàn)裝置。詳細(xì)闡述了實(shí)驗(yàn)裝置的組成,包括控制器、測(cè)溫傳感器、變送器等硬件的選型,設(shè)計(jì)了電氣控制電路。設(shè)計(jì)的電熱鍋爐操作簡(jiǎn)單,安全可靠,是非常理想的學(xué)生實(shí)訓(xùn)平臺(tái)。
關(guān)鍵詞:電熱鍋爐;實(shí)驗(yàn)裝置;實(shí)訓(xùn)平臺(tái)
電熱鍋爐是將電能轉(zhuǎn)化為熱能的熱力裝置,與傳統(tǒng)的燃煤鍋爐相比,電熱鍋爐更加環(huán)保、可控、節(jié)能[1-5]。在學(xué)校中,設(shè)計(jì)一套電熱鍋爐實(shí)驗(yàn)裝置可以為學(xué)生提供學(xué)習(xí)平臺(tái),學(xué)生可以設(shè)計(jì)算法在該裝置上進(jìn)行驗(yàn)證,還可以測(cè)試多種控制器的控制效果。
1電熱鍋爐的設(shè)計(jì)
如圖1所示為電熱鍋爐實(shí)物圖。該電熱鍋爐由220V交流電供電,通過(guò)控制器給鍋爐中的水加熱。
設(shè)計(jì)一套電熱鍋爐實(shí)驗(yàn)裝置,首先要設(shè)計(jì)控制開(kāi)關(guān)接線圖,并與實(shí)物連接,控制開(kāi)關(guān)接線圖如圖2所示。
按下啟動(dòng)按鈕,該裝置進(jìn)入工作狀態(tài)。其中斷路裝置起過(guò)載和短路保護(hù)作用,接觸器起到電起動(dòng)器的作用。全隔離單相交流調(diào)壓模塊將控制電路與高壓電路隔離,把輸入的電壓信號(hào)控制在0~5V。按下停止按鈕,電路會(huì)斷開(kāi),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(lái)檢測(cè)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(yè)原理為:當(dāng)PT100在0℃時(shí)阻值為100Ω,在100℃時(shí)阻值約為138.5Ω。若用T表示溫度,R表示阻值,兩者的關(guān)系可近似表達(dá)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(lái)的溫度信號(hào)轉(zhuǎn)換為可傳輸?shù)臉?biāo)準(zhǔn)信號(hào)。即將阻值信號(hào)轉(zhuǎn)換為和它具有線性關(guān)系的電壓信號(hào)或電流信號(hào)。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(shí)驗(yàn)設(shè)備,控制器選取普適性強(qiáng),可以選用單片機(jī),也可以選用PLC,還可以利用計(jì)算機(jī)對(duì)其控制。同時(shí)選用相應(yīng)的數(shù)據(jù)采集卡進(jìn)行通訊,完成控制器對(duì)電熱鍋爐的控制。如圖5所示為電熱鍋爐控制原理圖。
4結(jié)論
本文設(shè)計(jì)的電熱鍋爐實(shí)驗(yàn)裝置易于操作,已經(jīng)應(yīng)用于教育教學(xué)。為學(xué)生了解電熱鍋爐系統(tǒng)結(jié)構(gòu)以及進(jìn)行各類驗(yàn)證實(shí)驗(yàn)提供平臺(tái),并在此實(shí)驗(yàn)平臺(tái)上達(dá)到了良好的效果。
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