電磁感應(yīng)儲能熱水鍋爐的自動化控制

周博超

摘要：隨著我國經(jīng)濟快速發(fā)展，能源消耗量日益增加，節(jié)能環(huán)保要求越來越嚴格，節(jié)能環(huán)保鍋爐也將越來越受到重視，電磁感應(yīng)鍋爐以其溫升快、溫度高、耗能少、熱轉(zhuǎn)換效率高、應(yīng)用范圍廣、節(jié)能環(huán)保、操作簡單、易維護、占地小等優(yōu)點，在鍋爐中的應(yīng)用中越來越廣泛，所以更好的了解她、掌握它，會使我們的科技發(fā)展水平快速發(fā)展起來。

關(guān)鍵詞：PLC控制;電磁感應(yīng)：熱水鍋爐;節(jié)能環(huán)保;儲能

中圖分類號：TM154

文獻標(biāo)識碼：A

文章編號：2095-6487（2019）02-0018-02

0引言

文中主要從電磁感應(yīng)儲能熱水鍋爐工作原理入手，進一步講述通過PLC控制技術(shù)使他實現(xiàn)不同的工作模式，從而達到降低運行費用、節(jié)能環(huán)保的目的，最后通過多方面進行比較，說明電磁蓄熱儲能鍋爐在未來發(fā)展中的優(yōu)勢甲。

1設(shè)計原理

1.1電磁加熱器結(jié)構(gòu)

電磁加熱器主體為棒式往復(fù)式管狀結(jié)構(gòu)，由鐵磁性熱載棒體和鋼套管與高強度法蘭組合焊接加工制成。經(jīng)先進的焊接工藝處理，加熱器的主體具有高強耐壓、堅固密封、熱應(yīng)變能力強和抗腐蝕等特點，能承受足夠的機械壓力和強度。

1.2電磁加熱器工作原理

電磁加熱器熱載體由高溫?zé)崂|纏繞在鐵磁性鋼管棒芯上，套入護套鋼管內(nèi)形成磁場閉合回路。由于鐵磁性鋼管的自身特性，電流通過高溫電纜回路作用于電磁熱載棒體上，使鐵磁性鋼管迅速產(chǎn)生強烈的磁滯渦流及磁阻熱效應(yīng)，而熱載體釋放的雜散磁場經(jīng)外套鋼管屏蔽吸收并產(chǎn)生圓環(huán)內(nèi)集膚效應(yīng)熱，用來直接加熱導(dǎo)熱油。而電磁加熱器消耗的無功電力通過無功功率就地補償后，其功率因數(shù)則達到0.95以上，其所消耗的無功電能直接轉(zhuǎn)換為熱能，一并用來加熱油介質(zhì)，因此，其熱效率高達98%以上。與阻性加熱器相比，在同等加熱工藝條件下其平均節(jié)電率達10～21%。

1.3電磁加熱器加熱原理

傳統(tǒng)熱水鍋爐是以煤、重油、清油、可燃氣體及.其他可燃材料為加熱源，熱水為介質(zhì)，經(jīng)燃燒火焰加熱后輸送給熱水介質(zhì)的熱設(shè)備。

電磁加熱儲能蓄熱鍋爐利用磁場感應(yīng)渦流加熱原理，是一種利用電磁感應(yīng)原理將電能轉(zhuǎn)換為熱能的裝置。通過加熱優(yōu)質(zhì)蓄熱載體導(dǎo)熱油，再由蓄熱載體導(dǎo)熱油傳導(dǎo)熱能量至內(nèi)部結(jié)構(gòu)水循環(huán)系統(tǒng)，形成電磁加熱式熱水鍋爐。電磁主板機變頻系統(tǒng)首先將輸入的220V，50/60Hz的交流電整流變成直流電，再將直流電轉(zhuǎn)換成頻率為20-40kHz的高頻高壓電，高速變化的高頻高壓電流流過線圈會產(chǎn)生高速變化的交變磁場，當(dāng)磁場內(nèi)的磁力線通過導(dǎo)磁性金屬材料時會在金屬體內(nèi)產(chǎn)生無數(shù)的小渦流，使金屬材料本身自行高速發(fā)熱，從而為金屬材料筒內(nèi)導(dǎo)熱油介質(zhì)加熱。經(jīng)電磁熱能轉(zhuǎn)換體聚集熱能形成循環(huán)，通過熱能量傳遞，將熱能量傳送給蓄熱載體導(dǎo)熱油持續(xù)加熱制造熱水，實現(xiàn)電磁加熱過程。

1.4電磁蓄熱儲能熱水鍋爐控制原理

電磁加熱器可根據(jù)需求通過功率、結(jié)構(gòu)配置及多組組合連通模式，形成大功率、大流量、大型化高溫型電磁加熱連續(xù)式節(jié)能環(huán)保裝置一電磁蓄熱儲能熱水鍋爐。

電磁蓄熱儲能熱水鍋爐可實現(xiàn)集中自動化控制：通過PLC系統(tǒng)集中對加熱時間、溫度、壓力、熱循環(huán)等連鎖控制，控制柜面板設(shè)置可以顯示、調(diào)節(jié)、操作、報警指示;內(nèi)部設(shè)置電源、保護、驅(qū)動、信號轉(zhuǎn)換等器件?？刂葡到y(tǒng)為閉環(huán)復(fù)反快系統(tǒng)。由溫測元件（熱電偶）將檢測信號的溫度信號（mV）傳遞給智能PID溫度控制儀;溫控儀依照所確定的固定周期內(nèi)占空比，輸出DC15V、20mA高電平，驅(qū)動過零型無觸點接觸器，以此來控制輸出功率。電磁蓄熱儲能熱水鍋爐可完全吸收電能、節(jié)能環(huán)保。組合裝置外觀整潔美觀，結(jié)構(gòu)緊湊合理。

熱水通過管路進入儲能設(shè)備一保溫水箱，在用電低谷時期為保溫設(shè)備儲能，峰、平電時使用儲能設(shè)備熱能供熱，從而實現(xiàn)利用谷電蓄熱儲能節(jié)能加熱，滿足洗浴、采暖的長期供熱要求。

與現(xiàn)有加熱技術(shù)相比，在傳導(dǎo)、對流、輻射三種熱傳播方式中，將電磁能轉(zhuǎn)換成可控穩(wěn)定熱能效果最好，蓄熱載體導(dǎo)熱油谷點加熱，峰電放熱，具有溫升快、溫度高、耗能少、熱轉(zhuǎn)換效率高、應(yīng)用范圍廣、節(jié)能環(huán)保、易維護等優(yōu)點。

2工作模式

電磁蓄熱儲能熱水鍋爐既可單獨控制，又可以組組連通在一起實現(xiàn)集中控制，再配合儲能設(shè)備達到多種運行模式。

2.1電磁蓄熱儲能熱水鍋爐工作模式

電磁蓄熱儲能熱水鍋爐操作簡單，可通過操作面板直接設(shè)置每臺電磁鍋爐的運行參數(shù)，根據(jù)實際情況設(shè)定每臺電磁加熱器的功率、工作狀態(tài)，也可以通過集中控制PLC電氣控制實現(xiàn)自動化定時加熱、溫度、壓力、熱循環(huán)等連鎖控制。

2.2電磁蓄熱儲能熱水鍋爐熱水循環(huán)模式

通過西門子PLC與蓄熱裝置配合使用可以實現(xiàn)在不同條件下的多種循環(huán)模式，進一步起到節(jié)能降費目的，以用電磁蓄熱儲能熱水鍋爐取暖為例，循環(huán)模式見下圖，通過西門子S7-200編程自動控制電磁閥1-6，可實現(xiàn)三種不同的循環(huán)模式。

循環(huán)模式一：當(dāng)供熱場所溫度較低或在水箱供熱過程中為了防止供熱場所所溫度過低，通過打開電磁閥1.3.6，關(guān)閉電磁閥2.4.5直接進行供熱，環(huán)模式二：在剛剛安裝鍋爐或低谷電價時，為了儲能可通過打開電磁閥2.4.5，關(guān)閉電磁閥1.3.6給水箱供熱;循環(huán)模式三：在峰電時刻，可以關(guān)閉電磁蓄熱儲能熱水鍋爐加熱功能，通過水箱供熱，即關(guān)閉電磁閥2.6，打開電磁閥1.3.4.5。

3電磁蓄熱儲能熱水鍋爐優(yōu)勢

電磁蓄熱儲能熱水鍋爐可廣”泛應(yīng)于工業(yè)、農(nóng)業(yè)、商業(yè)、民用的供熱采暖、桑拿浴場等，具有升溫快、熱效率高、應(yīng)用范圍廣、智能控制、樣式美觀等特點。3.1安全性

電路強弱電隔離，弱點控制強電，安全可靠，軟啟動軟關(guān)閉，無啟動沖擊電流，控制靈活便捷;高頻電流在外走，介質(zhì)在蓄熱體內(nèi)流動，真正做到水電分離。

3.2節(jié)能環(huán)保

變頻電源為20kHz，超出人體正常聽力范圍，無噪音污染;直接熱傳導(dǎo)、紅外線輻射、強制對流三種方式同時做功，熱轉(zhuǎn)化率98.6%，熱利用率接近100%，并配有數(shù)字溫感器裝置、恒定溫度，節(jié)省能源;利用夜間低價用電，使用蓄熱設(shè)備加熱蓄熱載體，儲存熱能量，實現(xiàn)水電分離潔凈加熱。鍋爐進口溫水至鍋爐出口50-95C自動控制，持續(xù)不斷按需提供經(jīng)磁化對人體有益的潔凈生活熱水，配合電價政策可大幅降低運行成本。傳統(tǒng)的熱水生產(chǎn)方式普遍以燃煤、燃油、燃氣、生物質(zhì)燃燒制造熱水，熱能量利用率普遍小于65%，而且傳統(tǒng)的燃燒類制造熱水設(shè)備在使用中控制復(fù)雜，自動化程度普遍不高，電磁蓄熱儲能熱水鍋爐，無任何污染排放，真正做到節(jié)能、環(huán)保、減排、降耗。

3.3壽命長

電磁蓄熱式產(chǎn)品可配套冷風(fēng)或水冷散熱，延長電子元件使用壽命;產(chǎn)品由PLC及微電腦控制，當(dāng)電網(wǎng)電壓發(fā)生變化時，該設(shè)備自動調(diào)節(jié)輸入電流，使用壽命普遍可以達到20年，是傳統(tǒng)鍋爐無法達到的。

3.4運行費用低

電磁感應(yīng)制熱蓄熱儲能，水加熱的同時被磁化，不易形成水垢，節(jié)省系統(tǒng)后期維護，熱效率高，熱能利用率高，維護費用低，相比傳統(tǒng)鍋爐節(jié)省大量費用。3.5健康舒適

電磁蓄熱儲能熱水鍋爐在洗浴、采暖系統(tǒng)應(yīng)用節(jié)能高效，相比各種燃燒類型加熱方式人體感覺和室內(nèi)環(huán)境更舒適。

4結(jié)束語

電磁感應(yīng)加熱鍋爐應(yīng)用的是電磁感應(yīng)原理，是通過感應(yīng)達到自身加熱的目的，熱損失極小，且加熱速度快，節(jié)能環(huán)保、安全可靠、自動化程度高，經(jīng)過近10年的發(fā)展，電磁感應(yīng)加熱鍋爐技術(shù)日益成熟，加上日后市場的大力需求，電磁感應(yīng)加熱鍋爐的市場前景會越來越好。

參考文獻

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