簡(jiǎn)易電熱鍋爐實(shí)驗(yàn)裝置設(shè)計(jì)

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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