一种高温电伴热温度控制系统和方法与流程

1.本发明涉及温度控制技术领域，尤其涉及一种高温电伴热温度控制系统和方法。


背景技术：

2.电伴热是用电热的能量来补充被伴热体在工艺流程中所散失的热量，从而维持流动介质最合理的工艺温度。电伴热是沿管线长度方向或罐体容积大面积上的均匀放热，它不同于在一个点或小面积上热负荷高度集中的电伴热。电伴热温度梯度小，热稳定时间较长，适合长期使用，其所需的热量(电功率)大大低于电加热。电伴热具有热效率高，节约能源，设计简单，施工安装方便，无污染，使用寿命长，能实现遥控和自动控制等优点。
3.电伴热在电厂中也广泛使用，是一种有效的管道保温及防冻，甚至改变温度分布改善设备应力，是广泛应用的一种加热方案。
4.然而传统的电伴热装置功能单一，硬电路搭接，温度控制不灵活。


技术实现要素：

5.本发明提供一种高温电伴热温度控制系统和方法，通过控制可控硅模块来控制加热丝的输出加热功率，以实现多种温度的控制，提高了温度控制的灵活性。技术方案如下：
6.第一方面，本发明的实施例提供一种高温电伴热温度控制系统，包括：温控柜、加热丝和温度传感器，所述温控柜包括输入模块、plc控制器和输出模块，所述输出模块包括控制回路，所述控制回路包括至少一套加热丝回路，每套加热丝回路中均包括温控仪和可控硅模块；所述输入模块用于接收加热丝回路上的参考信号，所述参考信号用于判断加热丝回路是否满足投入条件；
7.所述温度传感器用于测量所述加热丝的当前温度，并将所述当前温度发送至所述温控仪；
8.所述plc控制器在确定欲投入的目标加热丝回路后，根据所述输入模块输入的所述目标加热丝回路上的参考信号判断所述目标加热丝回路是否满足投入条件，在判断所述目标加热丝回路满足投入条件后，控制所述目标加热丝回路投入，以及所述plc控制器用于获取目标温度和控制信息，将所述目标温度和控制信息发送至所述目标加热丝回路中的温控仪；
9.所述温控仪根据所述目标温度和所述当前温度，以及根据所述控制信息，控制所述可控硅模块通断，从而控制所述可控硅模块输出的电压大小以实现控制所述加热丝的输出功率。
10.可选地，所述控制回路还包括一总断路器，用于控制外部的三相交流电源是否进入所述温控柜的电源母线；
11.所述加热丝回路还包括一分路电源开关、一交流接触器和一电流变送器；
12.所述分路电源开关用于实现所述加热丝回路与所述温控柜的电源母线的断开与闭合；
13.所述交流接触器用于实现所述加热丝回路的断开与闭合；
14.所述电流变送器用于检测所述加热丝回路中的回路电流，并将所述回路电流发送至所述输入模块。
15.可选地，所述控制回路包括2套加热丝回路，所述2套加热丝回路并行缠绕在被伴热设备的表面，且所述2套加热丝回路采用互锁方式，同一时刻只允许一套加热丝回路投入运行。
16.可选地，所述控制信息包括以下至少之一：手动控制模式、自动控制模式、恒温控制模式和线性温度控制模式；
17.当所述控制信息为手动控制模式时，如果当前运行的加热丝回路出现故障，则自动停运该加热丝回路；
18.当所述控制信息为自动控制模式时，如果当前运行的加热丝回路出现故障，则自动停运该加热丝回路，并自动切换到另一加热丝回路继续运行；
19.当所述控制信息为恒温控制模式时，所述温控仪以目标温度为目标，根据温控仪pid参数自动快速升温，最后稳定在目标温度；
20.当所述控制信息为线性温度控制模式时，所述温控仪以目标温度为目标，以线性速率逐步增加至或减少至目标温度。
21.可选地，所述输出模块还包括监控模块和/或报警模块；所述监控模块和所述报警模块均与所述plc控制器连接；
22.所述监控模块用于实现人机交互功能，用于将所述控制回路运行过程中的各类信息进行展示，以及接收用户输入的控制指令，并将所述控制指令转发至所述plc控制器；
23.所述报警模块用于实现报警功能。
24.可选地，所述报警模块实现的报警功能包括以下至少之一：
25.超温报警功能，当所述当前温度超过设定的目标温度报警值时，进行超温报警；
26.短路报警功能，当当前运行的加热丝回路出现短路故障时，进行短路报警；
27.断路报警功能，当当前运行的加热丝回路出现断路故障时，进行断路报警；
28.硬件故障报警功能，当所述温控仪工作异常时，进行控制回路故障报警。
29.可选地，所述温度传感器为热电偶，所述热电偶设置在所述加热丝的中部位置。
30.可选地，所述温控柜与所述加热丝之间的连接采用铠装矿物绝缘加热电缆的冷端延长线，所述温度传感器与所述温控柜之间的连接采用补偿导线。
31.可选地，所述加热丝采用铠装矿物绝缘加热线，填充高纯氧化镁粉。
32.第二方面，本发明的实施例提供一种高温电伴热温度控制方法，应用于第一方面所述的高温电伴热温度控制系统中，所述方法包括：
33.利用温度传感器测量获得加热丝的当前温度，并将所述当前温度发送至温控仪；
34.plc控制器在确定欲投入的目标加热丝回路后，根据所述目标加热丝回路上的参考信号判断所述目标加热丝回路是否满足投入条件，并在判断所述目标加热丝回路满足投入条件后，控制所述目标加热丝回路投入，以及获取目标温度和控制信息，将所述目标温度和控制信息发送至所述目标加热丝回路中的温控仪；
35.所述温控仪根据所述目标温度和所述当前温度，以及根据所述控制信息，控制可控硅模块通断，从而控制所述可控硅模块输出的电压大小以实现控制所述加热丝的输出功
率。
36.本发明的上述技术方案的有益效果是：
37.本发明实施例提供的高温电伴热温度控制系统包括：温控柜、加热丝和温度传感器，所述温控柜包括输入模块、plc控制器和输出模块，所述输出模块包括控制回路，所述控制回路包括至少一套加热丝回路，每套加热丝回路中均包括温控仪和可控硅模块；所述输入模块用于接收加热丝回路上的参考信号，所述参考信号用于判断加热丝回路是否满足投入条件；所述温度传感器用于测量所述加热丝的当前温度，并将所述当前温度发送至所述温控仪；所述plc控制器在确定欲投入的目标加热丝回路后，根据所述输入模块输入的所述目标加热丝回路上的参考信号判断所述目标加热丝回路是否满足投入条件，在判断所述目标加热丝回路满足投入条件后，控制所述目标加热丝回路投入，以及所述plc控制器用于获取目标温度和控制信息，将所述目标温度和控制信息发送至所述目标加热丝回路中的温控仪；所述温控仪根据所述目标温度和所述当前温度，以及根据所述控制信息，控制所述可控硅模块通断，从而控制所述可控硅模块输出的电压大小以实现控制所述加热丝的输出功率。本发明实施例中温控仪以目标温度tref和当前温度(即当前测量值)tc之间的偏差δt进行pid运算，通过可控硅模块控制加热丝的输出功率，实现温度多种控制功能，提高了温度控制的灵活性。
附图说明
38.图1为本发明实施例公开的高温电伴热温度控制系统的结构示意图之一；
39.图2为本发明实施例公开的高温电伴热温度控制系统的结构示意图之二；
40.图3为本发明实施例公开的高温电伴热温度控制系统的结构示意图之三；
41.图4为本发明实施例中加热丝安装位置示意图；
42.图5为本发明实施例公开的一种高温电伴热温度控制方法的流程图。
具体实施方式
43.为使本发明要解决的技术问题、技术方案和优点更加清楚，下面将结合附图及具体实施例进行详细描述。在下面的描述中，提供诸如具体的配置和组件的特定细节仅仅是为了帮助全面理解本发明的实施例。因此，本领域技术人员应该清楚，可以对这里描述的实施例进行各种改变和修改而不脱离本发明的范围和精神。另外，为了清楚和简洁，省略了对已知功能和构造的描述。
44.应理解，说明书通篇中提到的“一个实施例”或“一实施例”意味着与实施例有关的特定特征、结构或特性包括在本发明的至少一个实施例中。因此，在整个说明书各处出现的“在一个实施例中”或“在一实施例中”未必一定指相同的实施例。此外，这些特定的特征、结构或特性可以任意适合的方式结合在一个或多个实施例中。
45.在本发明的各种实施例中，应理解，下述各过程的序号的大小并不意味着执行顺序的先后，各过程的执行顺序应以其功能和内在逻辑确定，而不应对本发明实施例的实施过程构成任何限定。
46.本发明实施例提供一种高温电伴热温度控制系统和方法，旨在通过控制可控硅模块实现控制加热丝(也称电加热丝)的输出加热功率，从而实现温度多种控制及保护功能。
47.如图1所示，本发明实施例提供的高温电伴热温度控制系统包括温控柜100、加热丝200和温度传感器300，所述温控柜100包括输入模块110、plc(programmable logic controller，可编程逻辑控制器)控制器120和输出模块130，所述输出模块130包括控制回路131，所述控制回路131包括至少一套加热丝回路，每套加热丝回路中均包括温控仪1311和可控硅模块1312；
48.所述输入模块110用于接收加热丝回路上的参考信号，所述参考信号用于判断加热丝回路是否满足投入条件；
49.本发明实施例中，用于判断加热丝回路是否满足投入条件的参考信号可以包括相关传感器发送的模拟量输入和开关量输入。其中模拟量输入例如为加热丝回路的回路电流，开关量输入例如为开关的分合位置信号、开关的跳闸isd位置信号、温控仪的故障信号等；
50.所述温度传感器300用于测量所述加热丝200的当前温度，并将所述当前温度发送至所述温控仪1311；
51.本发明实施例中温度传感器300可以为热电偶，所述热电偶设置在所述加热丝200的中部位置，用于测量所述加热丝200的温度，进而将测量得到的当前温度发送至温控仪1311；
52.所述plc控制器120在确定欲投入的目标加热丝回路后，根据所述输入模块110输入的所述目标加热丝回路上的参考信号判断所述目标加热丝回路是否满足投入条件，在判断所述目标加热丝回路满足投入条件后，控制所述目标加热丝回路投入，以及所述plc控制器120用于获取目标温度和控制信息，将所述目标温度和控制信息发送至所述目标加热丝回路中的温控仪1311；
53.本发明实施例中的plc控制器120，一方面实现与温控仪1311之间的数据传输，可控制修改温控仪1311中的目标温度和plc控制器120内的各项控制参数及使用模式(即控制信息)、读取温控仪1311的各项数据信息，如当前实际温度值，报警温度值等；另一方面能够基于断路器的跳闸信号和电流传感器电流信号等判断工作回路(含加热丝回路)是否正常提供逻辑判断并停运相关回路；再一方面，能够实现各种手动、自动、线性、恒温模式的选择和逻辑控制；
54.所述温控仪1311根据所述目标温度和所述当前温度，以及根据所述控制信息，控制所述可控硅模块1312通断，从而控制所述可控硅模块1312输出的电压大小以实现控制所述加热丝200的输出功率。
55.本发明实施例中，plc控制器120将目标加热丝回路投入后，将目标温度和控制信息发送至目标加热丝回路中的温控仪1311，温控仪1311以温度的目标值(即目标温度)和测量值(即当前温度)之间的偏差δt，通过可控硅模块1312控制加热丝200的输出功率，从而实现温度多种控制功能及保护功能。
56.可选地，本发明实施例中温控柜100与加热丝200之间的连接采用铠装矿物绝缘加热电缆的冷端延长线，温度传感器300与温控柜100之间的连接采用补偿导线。利用铠装矿物绝缘加热线可实现达800℃的高温控制要求。
57.可选地，本发明实施例中的控制回路131还包括一总断路器，用于控制外部的三相交流电源是否进入所述温控柜的电源母线；
58.所述加热丝回路还包括一分路电源开关、一交流接触器和一电流变送器；
59.所述分路电源开关用于实现所述加热丝回路与所述温控柜的电源母线的断开与闭合；
60.所述交流接触器用于实现所述加热丝回路的断开与闭合；
61.所述电流变送器用于检测所述加热丝回路中的回路电流，并将所述回路电流发送至所述输入模块。
62.可选地，本发明实施例中的控制回路131包括多套加热丝回路。优选地，控制回路131包括2套加热丝回路，所述2套加热丝回路并行缠绕在被伴热设备的表面，且所述2套加热丝回路采用互锁方式，同一时刻只允许一套加热丝回路投入运行。实际应用时，可以将该2套加热丝回路可以设置为一主一备，采用程序软件互锁和电路硬件互锁两种方式，同一时刻只允许一个加热丝运行。
63.可选地，本发明实施例中的控制信息包括以下至少之一：手动控制模式、自动控制模式、恒温控制模式和线性温度控制模式；
64.当所述控制信息为手动控制模式时，如果当前运行的加热丝回路出现故障，则自动停运该加热丝回路；
65.当所述控制信息为自动控制模式时，如果当前运行的加热丝回路出现故障，则自动停运该加热丝回路，并自动切换到另一加热丝回路继续运行；
66.当所述控制信息为恒温控制模式时，所述温控仪以目标温度为目标，根据温控仪pid参数自动快速升温，最后稳定在目标温度；
67.当所述控制信息为线性温度控制模式时，所述温控仪以目标温度为目标，以线性速率逐步增加至或减少至目标温度。
68.可选地，本发明实施例中的输出模块130还可以包括监控模块和/或报警模块；所述监控模块和所述报警模块均与所述plc控制器120连接；
69.所述监控模块用于实现人机交互功能，用于将所述控制回路131运行过程中的各类信息进行展示，以及接收用户输入的控制指令，并将所述控制指令转发至所述plc控制器120；
70.所述报警模块用于实现报警功能。
71.本发明实施例中，报警模块能够实现的报警功能可以包括以下至少之一：
72.超温报警功能，当所述当前温度超过设定的目标温度报警值时，进行超温报警；
73.短路报警功能，当当前运行的加热丝回路出现短路故障时，进行短路报警；
74.断路报警功能，当当前运行的加热丝回路出现断路故障时，进行断路报警；
75.硬件故障报警功能，当所述温控仪工作异常时，进行控制回路故障报警。
76.为了更好地对本发明实施例提供的高温电伴热温度控制系统进行说明，申请人以一个实际案例为例进行说明。
77.假设给某个高温管道局部进行电伴热加热，防止局部温度分布不均，甚至造成应力损坏设备，故而采用本发明实施例提供的高温电伴热温度控制系统。如图2、图3、图4所示，为了保证可靠运行，本发明实施例采用2套加热丝回路，一用一备，加热丝采用铠装矿物绝缘加热线，填充高纯氧化镁粉，具有足够的耐温、导热和绝缘性能，保证在工作状态下外壳不导电、不破裂、发热丝不熔断；两套加热丝回路并行缠绕，均匀缠绕在被伴热设备的表
面和其紧密接触，可实现800℃高温的控制要求。
78.温度传感器采用热电偶，每套加热丝回路中配置一个k型铠装热电偶，分别布置在每个加热丝的中部位置，用于对应的主/备加热丝的温度测量。
79.温控柜中的输入模块包括模拟量输入模块和开关量输入模块，用于接收相关传感器传输的模拟量输入和开关量输入，模拟量输入模块可采用西门子6es7 288-3ae08-0aa0。本发明实施例中，模拟量输入为各加热丝回路中的回路电流，开关量输入为对应各加热丝回路的电源开关分合闸位置、电源开关跳闸位置和温控仪故障信号。
80.温控柜中的plc控制器可采用西门子6es7 288-1st40-0aa0控制器等。通过接收输入模块采集的现场实时信息，执行逻辑处理后，输出控制信号，实现对现场控制对象的实时控制。
81.温控柜中的输出模块包括：控制回路、监控模块和报警模块。
82.控制回路包括交流进线电源电缆、1个总断路器(qf01)和2套加热丝回路，每套加热丝回路中均包括一分路电源开关(qf11/qf12)、一交流接触器(km11/km12)、一个温控仪(tk11/yk12)、一个可控硅模块(scr11/scr12)、一个电流变送器(va11/va12)、若干指示灯、冷却风扇等。
83.监控模块可以为监控触摸屏，用于实现人机交互功能。监控触摸屏通过网线与plc控制器进行连接通讯，监控触摸屏操作系统为win7，并安装有监控软件vxscada，可显示电伴热运行画面，并存储历史趋势，硬盘存储容量可满足24个月运行需求。监控触摸屏中安装组态软件gcs contrix，可对plc控制器进行组态，组态软件为中文界面，支持功能框图组态方式。
84.报警模块可以为具体的报警装置，如声光报警装置等，用于实现报警功能。
85.实际应用中plc控制器控制声光报警装置发出声光报警信号，同时还可控制监控触摸屏的画面显示“各种故障信息”，以提醒作业人员伴热带故障。当作业人员在监控触摸屏输入确认报警信息后，plc控制器控制声光报警装置停止发出声光报警信号。
86.电缆用于实现热电偶与温控仪连接，加热丝与可控硅模块连接。具体的，温控柜到电伴热带之间的连接采用铠装矿物绝缘加热电缆的冷端延长线，热电偶与温控柜之间的连接采用补偿导线。
87.在本发明实施例实际应用时，三相交流动力电源经过总断路器(qf01)进入温控柜电源母线，指示灯hl001(黄)、hl002(绿)、hl003(红)用于指示交流进线电源是否正常。本发明实施例共设置有两套加热丝回路，一套主用(用1#主用表示)，一套备用(用2#备用表示)，两套电伴热带并行缠绕，均匀缠绕在被伴热设备的表面和其紧密接触。
88.如图3所示，1#主用加热丝动力电源取自uv相380v线电压，经开关qf11(带漏电保护开关iof和跳闸位置开关isd)、1#主用回路电源指示灯hl111、交流接触器km11、保险fu11/fu12、可控硅模块scr11连接为闭合回路。在回路中串入电流变送器va11用于检测回路电流。
89.如图3所示，2#备用加热丝动力电源取自vw相380v线电压，经开关qf12(带漏电保护开关iof和跳闸位置开关isd)、2#备用回路电源指示灯hl121、交流接触器km12、保险fu21/fu22、可控硅模块scr12连接为闭合回路，在回路中串入电流变送器va12用于检测回路电流。
90.电流变送器va11和va12通过模拟量输入模块将检测到的回路电流送入plc控制器，用于回路电流显示和异常判断。
91.1#主用加热丝回路和2#备用加热丝回路各设置有一个温控仪tk11/tk12。k型热电偶检测的温度送入对应的温控仪用于温度显示和控制，温控仪通过rs485通讯与plc控制器进行通讯。温控仪根据目标温度、当前温度和控制信息，控制对应的可控柜模块通断，从而控制可控硅模块输出的电压大小，进而控制加热丝的输出功率，进行温度调节。
92.温控柜内的控制回路，如图3所示，220v控制电源经过温控柜内控制电源开关qf-k为温控仪提供工作电源并进行加热丝回路的选择、启动及运行指示。
93.控制回路电源指示灯hl000用于指示控制回路电源正常。
94.直流电源模块pow将220v电源经过交流变换为24v直流后为plc控制器、监控触摸屏提供电源。
95.控制回路中ka11和ka12为24v控制继电器，用于加热丝回路的选择、投入及运行指示。由plc控制器控制ka11和ka12的投入和停运。其中ka11为1#主用加热丝的控制继电器，hl112为1#主用加热丝的运行指示灯，ka12为2#备用加热丝的控制继电器，hl122为2#备用加热丝的运行指示灯。在控制回路中ka11的常开接点和ka12的常闭接点连接后与km11相连，ka12常开接点和ka11常闭接点连接后与km12相连，进行回路互锁，只允许有一个加热丝回路投入运行，防止同时投运引起被伴热设备超温。
96.温控柜内设置风扇fs，经过qf3提供电源，为温控柜提供良好的通风散热条件。
97.plc控制器通过rs485通讯与温控仪进行连接，通过网线和监控触摸屏连接，进行命令的下达和数据的传输和显示。plc控制器接收柜内空开qf11/qf12的分合位置信号、qf11/qf12的跳闸isd位置信号、温控仪tk11/tk12的故障信号开关量输入，进行逻辑和异常判断。plc控制器通过开关量输出控制ka11和ka12的投退，从而控制加热丝的投入和退出。当plc控制器检测到故障时，通过报警模块进行声光报警提示。
98.本发明实施例中，控制信息包括以下至少之一：手动控制模式、自动控制模式、恒温控制模式和线性温度控制模式；
99.当所述控制信息为手动控制模式时，如果当前运行的加热丝回路出现故障，则自动停运该加热丝回路；当所述控制信息为自动控制模式时，如果当前运行的加热丝回路出现故障，则自动停运该加热丝回路，并自动切换到另一加热丝回路继续运行。即，本发明实施例在自动控制模式下，当运行回路出现故障自动停运该回路后会自动切换到备用运行，手动控制下不会自动切换。
100.当所述控制信息为恒温控制模式时，所述温控仪以目标温度为目标，根据温控仪pid参数自动快速升温，最后稳定在目标温度；当所述控制信息为线性温度控制模式时，所述温控仪以目标温度为目标，以线性速率逐步增加至或减少至目标温度，其中可按照需求的设定时间逐步到达目标温度，实现线性控制温度的目的。
101.本发明实施例中还提供如下几种保护功能：
102.(1)超温保护功能：加热丝实测温度超过设定的温度报警值时，该组加热丝停止加热，发出超温的声光报警。在自动控制模式下会自动切换备用加热丝运行。当温度降低至温度报警值以下且无其他故障时，可进行手动复位报警，根据需要手动恢复加热运行；
103.(2)短路保护与切换功能：当使用中的加热丝回路出现短路故障后，立即停止该加
热丝供电并同时发出报警。在自动控制模式下立即切换使用备用电伴热带。当备用电伴热带也短路后，立即停止供电，并发出持续报警提示，直至手动消除报警；
104.(3)断路判断与切换功能：当使用中的加热丝因烧毁、空开跳闸等原因造成断路后，立即停止该加热丝供电并同时发出报警。在自动控制模式下立即切换使用备用电伴热带。当备用电伴热带断路后，应发出持续报警提示，直至手动消除报警；
105.(4)硬件故障判断与切换功能：当温控仪工作异常，仪表输出和回路电流输出不同步，判断为控制回路故障，立即停止该加热丝供电并同时发出报警。在自动控制模式下立即切换使用备用电伴热带。当备用电伴热带出现故障后，立即停止供电，并发出持续报警提示，直至手动消除报警。
106.本发明实施例的实际应用过程为：
107.(1)上游380v三相动力电源经过总断路器qf01合闸后送入温控柜交流母线，进线电源指示灯hl001(黄色)、hl002(绿色)、hl003(红色)亮起；
108.(2)依次合上柜内空开qf11、qf12确认对应回路电源指示灯依次亮，合上温控柜内控制电源开关qf-k，控制电源指示灯hl000亮，指示正常，检查两块温控仪tk11/tk12得电显示正常，检查监控触摸屏得电显示正常，无异常报警，检查plc控制器得电。
109.(3)手动模式恒温控制：
110.在监控触摸屏上选择手动控制模式、恒温控制模式。
111.设置目标温度值p1(大于当前实测温度值p0)，选择投用1#主用加热丝，点击启动，检查控制继电器ka11得电，相应回路接触器km11吸合，运行指示灯hl112亮起，检查1#主用温控器温度显示和触摸屏温度显示上升，1#主用加热丝回路电流指示正常，plc控制器正常。
112.此时在监控触摸屏上启动2#备用电加热丝，因为2#备用加热丝被闭锁，2#备用电加热丝无法启动。经过一定时间加热，最终1#主用加热丝温度在设定值(即目标温度)附近稳定运行。操作员在监控触摸屏上点击停运1#主用加热丝，检查控制继电器ka11失电，相应回路接触器km11断开，运行指示灯hl112熄灭，检查1#主用温控器温度显示和监控触摸屏温度显示下降趋于初始温度，1#主用加热丝回路电流指示正常为0。
113.(4)手动模式线性温度控制：
114.在监控触摸屏上选择手动控制模式、线性温度控制模式。
115.线性升温控制：设置目标温度值p1(大于当前实测温度值p0)，线性升温需求时间t1，选择投用1#主用加热丝，点击启动，检查控制继电器ka11得电，相应回路接触器km11吸合，运行指示灯hl112亮起，检查1#主用温控器温度显示和触摸屏温度显示上升，1#主用加热丝回路电流指示正常，plc控制器正常。此时在触摸屏上启动2#备用电加热丝，因为2#备用电加热丝被闭锁而无法启动。经过设定的线性升温时间t，最终1#主用加热丝温度在设定值(即目标温度)附近稳定运行。
116.线性降温控制：设置目标温度值p2(低于当前加热后的实测温度值p1)，线性降温需求时间t2，启动运行，在降温过程中，温度目标值经过计算线性逐步降低，如果实测温度值大于目标值，则温控仪没有输出，回路电流显示为0，如果实测温度值小于目标值，则温控仪正常输出，回路电流显示正常，使实测温度维持在目标温度，最终经过设定的线性降温时间t2，最终1#主用加热丝温度在设定值p2附近稳定运行。
117.在监控触摸屏点击停运1#主用加热丝，检查控制继电器ka11失电，相应回路接触器km11断开，运行指示灯hl112熄灭，检查1#主用温控器温度显示和监控触摸屏温度显示下降趋于初始温度，1#主用加热丝回路电流指示正常为0。
118.(5)温控柜自动控制模式及报警
119.在监控触摸屏上选择自动控制模式、启动1#主用加热丝或2#备用加热丝。
120.当1#或2#加热丝主回路失电断路(回路电源开关qf11/qf12断开、短路跳闸开关isd接点闭合、保险丝熔断、加热丝烧断)，超温(热电偶测量温度超过了超温报警温度)、控制回路故障(温控仪输出和回路电流输出不同步)，plc控制器会做出故障判断，监控触摸屏显示对应加热回路报警，温控柜对应回路显示声光报警，对应故障的加热丝自动停运，运行指示灯灭，并立即自动投入备用加热丝。在处理完故障后，可在监控触摸屏手动复位报警，声光指示灭。根据需要手动投入原工作回路加热丝。
121.本发明实施例通过可控硅模块调节电伴热带功率，实现目标控制温度。通过铠装矿物绝缘加热线可实现达800℃的高温控制要求。设置人机交互界面，大大提高了人员操作效率，实现了多种控制模式和各种故障保护功能，功能强大，实用有效，稳定可靠。能快速定位故障，节约维修时间。
122.基于前文本发明实施例提供的一种高温电伴热温度控制系统，本发明实施例还提供一种高温电伴热温度控制方法，该方法应用于前文所述的高温电伴热温度控制系统中，如图5所示，方法包括：
123.步骤101，利用温度传感器测量获得加热丝的当前温度，并将所述当前温度发送至温控仪；
124.步骤102，plc控制器在确定欲投入的目标加热丝回路后，根据所述目标加热丝回路上的参考信号判断所述目标加热丝回路是否满足投入条件，并在判断所述目标加热丝回路满足投入条件后，控制所述目标加热丝回路投入，以及获取目标温度和控制信息，将所述目标温度和控制信息发送至所述目标加热丝回路中的温控仪；
125.步骤103，所述温控仪根据所述目标温度和所述当前温度，以及根据所述控制信息，控制可控硅模块通断，从而控制所述可控硅模块输出的电压大小以实现控制所述加热丝的输出功率。
126.需要说明的是，该高温电伴热温度控制方法应用于前述实施例中的高温电伴热温度控制系统中，上述系统实施例中的所有实现手段均适用于该高温电伴热温度控制方法的实施例中，也能达到相同的技术效果。
127.以上所述是本发明的优选实施方式，应当指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明所述原理的前提下，还可以作出若干改进和润饰，这些改进和润饰也应视为本发明的保护范围。

技术特征：
1.一种高温电伴热温度控制系统，其特征在于，包括：温控柜、加热丝和温度传感器，所述温控柜包括输入模块、plc控制器和输出模块，所述输出模块包括控制回路，所述控制回路包括至少一套加热丝回路，每套加热丝回路中均包括温控仪和可控硅模块；所述输入模块用于接收加热丝回路上的参考信号，所述参考信号用于判断加热丝回路是否满足投入条件；所述温度传感器用于测量所述加热丝的当前温度，并将所述当前温度发送至所述温控仪；所述plc控制器在确定欲投入的目标加热丝回路后，根据所述输入模块输入的所述目标加热丝回路上的参考信号判断所述目标加热丝回路是否满足投入条件，在判断所述目标加热丝回路满足投入条件后，控制所述目标加热丝回路投入，以及所述plc控制器用于获取目标温度和控制信息，将所述目标温度和控制信息发送至所述目标加热丝回路中的温控仪；所述温控仪根据所述目标温度和所述当前温度，以及根据所述控制信息，控制所述可控硅模块通断，从而控制所述可控硅模块输出的电压大小以实现控制所述加热丝的输出功率。2.根据权利要求1所述的高温电伴热温度控制系统，其特征在于，所述控制回路还包括一总断路器，用于控制外部的三相交流电源是否进入所述温控柜的电源母线；所述加热丝回路还包括一分路电源开关、一交流接触器和一电流变送器；所述分路电源开关用于实现所述加热丝回路与所述温控柜的电源母线的断开与闭合；所述交流接触器用于实现所述加热丝回路的断开与闭合；所述电流变送器用于检测所述加热丝回路中的回路电流，并将所述回路电流发送至所述输入模块。3.根据权利要求1所述的高温电伴热温度控制系统，其特征在于，所述控制回路包括2套加热丝回路，所述2套加热丝回路并行缠绕在被伴热设备的表面，且所述2套加热丝回路采用互锁方式，同一时刻只允许一套加热丝回路投入运行。4.根据权利要求3所述的高温电伴热温度控制系统，其特征在于，所述控制信息包括以下至少之一：手动控制模式、自动控制模式、恒温控制模式和线性温度控制模式；当所述控制信息为手动控制模式时，如果当前运行的加热丝回路出现故障，则自动停运该加热丝回路；当所述控制信息为自动控制模式时，如果当前运行的加热丝回路出现故障，则自动停运该加热丝回路，并自动切换到另一加热丝回路继续运行；当所述控制信息为恒温控制模式时，所述温控仪以目标温度为目标，根据温控仪pid参数自动快速升温，最后稳定在目标温度；当所述控制信息为线性温度控制模式时，所述温控仪以目标温度为目标，以线性速率逐步增加至或减少至目标温度。5.根据权利要求1所述的高温电伴热温度控制系统，其特征在于，所述输出模块还包括监控模块和/或报警模块；所述监控模块和所述报警模块均与所述plc控制器连接；所述监控模块用于实现人机交互功能，用于将所述控制回路运行过程中的各类信息进行展示，以及接收用户输入的控制指令，并将所述控制指令转发至所述plc控制器；
所述报警模块用于实现报警功能。6.根据权利要求5所述的高温电伴热温度控制系统，其特征在于，所述报警模块实现的报警功能包括以下至少之一：超温报警功能，当所述当前温度超过设定的目标温度报警值时，进行超温报警；短路报警功能，当当前运行的加热丝回路出现短路故障时，进行短路报警；断路报警功能，当当前运行的加热丝回路出现断路故障时，进行断路报警；硬件故障报警功能，当所述温控仪工作异常时，进行控制回路故障报警。7.根据权利要求1所述的高温电伴热温度控制系统，其特征在于，所述温度传感器为热电偶，所述热电偶设置在所述加热丝的中部位置。8.根据权利要求1所述的高温电伴热温度控制系统，其特征在于，所述温控柜与所述加热丝之间的连接采用铠装矿物绝缘加热电缆的冷端延长线，所述温度传感器与所述温控柜之间的连接采用补偿导线。9.根据权利要求1所述的高温电伴热温度控制系统，其特征在于，所述加热丝采用铠装矿物绝缘加热线，填充高纯氧化镁粉。10.一种高温电伴热温度控制方法，其特征在于，应用于权利要求1-9任一项所述的高温电伴热温度控制系统中，所述方法包括：利用温度传感器测量获得加热丝的当前温度，并将所述当前温度发送至温控仪；plc控制器在确定欲投入的目标加热丝回路后，根据所述目标加热丝回路上的参考信号判断所述目标加热丝回路是否满足投入条件，并在判断所述目标加热丝回路满足投入条件后，控制所述目标加热丝回路投入，以及获取目标温度和控制信息，将所述目标温度和控制信息发送至所述目标加热丝回路中的温控仪；所述温控仪根据所述目标温度和所述当前温度，以及根据所述控制信息，控制可控硅模块通断，从而控制所述可控硅模块输出的电压大小以实现控制所述加热丝的输出功率。

技术总结
本发明提供一种高温电伴热温度控制系统和方法，涉及温度控制技术领域，系统包括：温控柜、加热丝和温度传感器，温控柜包括输入模块、PLC控制器和输出模块，输出模块包括控制回路，控制回路包括至少一套加热丝回路，每套加热丝回路中均包括温控仪和可控硅模块。PLC控制器在确定欲投入的目标加热丝回路后，根据输入模块输入的目标加热丝回路上的参考信号判断目标加热丝回路满足投入条件后，控制目标加热丝回路投入，以及获取目标温度和控制信息，将目标温度和控制信息发送至目标加热丝回路中的温控仪；温控仪根据目标温度和当前温度，以及根据控制信息，控制可控硅模块通断，从而控制可控硅模块输出的电压大小以实现控制加热丝的输出功率。的输出功率。的输出功率。


技术研发人员：李小龙 叶林 赵峰 彭帅 王德成 喻浩峰 刘伟东 董毓晖
受保护的技术使用者：华能山东石岛湾核电有限公司
技术研发日：2023.08.25
技术公布日：2023/10/15