簡易電熱鍋爐實驗裝置設計

高興泉　趙強　黃東冬　丁三毛　劉志成

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;實訓平臺

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.