专利名称：密闭电阻炉保护仪的制作方法
技术领域：
本实用新型属于一种对密闭容器内电阻炉的保护仪器。
氨合成塔变换炉等的金属电阻炉是触媒升温还原和不正常生产条件下提高触媒温度的必要设备，应使其处于良好状态，但因其密闭在金属容器内无法直接测量和控制其温度，所以电炉接地、烧断等事故时有发生，造成系统大停车，造成损失以每次计算高达数拾万元之多。事故发生的根本原因在于电炉产生的热量Q1与气体介质带走的热量Q2不平衡。当Q1＞Q2且超过一定极限时，炉丝温度瞬时上升，引起炉丝超温变形接地，甚至达到熔点而烧断。所以要保护电炉，关键是控制炉丝本身的温度，使炉丝的温度不应超过一个“临界温度”。由于在一个密闭容器内，所以临界温度无法直接测量和控制，现有技术中是靠测量触媒层温度，观察触媒升温速率或测定气体温度来间接判断炉丝温度。这是极其不可靠的，因触媒与炉丝两者温度相差甚大，前者温度低、惰性大，后者温度高且变化快，加之触媒本身还会产生反应热，这样间接测量又复杂而不准确，另外控制手段落后因此极易酿成事故。
本实用新型的目的根据炉丝本身因温度变化引起电阻变化，电阻变化引起电流变化的原理，而设计一种监测保护仪器，从仪器中通过炉丝电流、电压讯号的取样，转化，比较来直接测定判断炉丝温度的高低，有效地控制炉丝的瞬时温度。
本实用新型是以下列技术方案来实现它由一个串联于电源1与负载2之间的电流取样电路3，使其输出端接入一个整流放大电路4、而放大转化成与流过负载的瞬间交流电流值相对应的直流电压讯号U1；并联负载有一电压取样电路5，使其输出接入一个整流放大电路6，由其取得一个与负载上的瞬时交流电压相对应的直流电压讯号U2；整流放大电路4、6并联接于比较驱动电路7，在其输出端与电源1之间接一对负载实行保护的控制报警电路8；在电源1与负载2之间还串接有接地讯号电路9，在其输出接有放大驱动电路10，使其再接入控制报警电路9而组成。
本实用新型适于电炉功率范围从几十千瓦至数百千瓦；尤其用于合成塔电炉在300、500、600～1200的塔均可使用；对于电源种类适应广泛。该保护仪功能齐全不仅能预防接地、烧断的事故发生，而且对其它原因造成的事故也可即时报警；灵敏度高对于炉丝温度有50～l00超高即可动作，输入两个讯号电压有0.1～0.15变化即可动作，一次接地电流大于5A即可动作。它体积小，功耗低，接线简单，安装方便，与现有电源设备配套、不需增任何设施，且边生产边可安装调试。
本实用新型
图1为本实用新型电路原理框图。
图2为本实用新型电路原理图。
结合附图对本实用新型的整体结构及其工作原理作一详细描述如图1所示该仪器由以下主要电路组成，串联于电源1和负载2之间的电流取样电路3可获得电炉的瞬时电流值，并转化为相应的电压信号，其输出送入整流放大电路4，再转化成与流过负载的瞬时交流电流值相对应的直流电压讯号U1。并联于负载的电压取样电路5，可获得和加在负载上的瞬时电压成比例的电压讯号，送入另一整流放大电路6，再被转化成与加在负载上的瞬时交流电压相对应的直流电压讯号U2。U1和U2同时并联输入给比较驱动电路7，由比较驱动电路进行大小比较并输出相应的驱动讯号至控制报警电路8，控制报警电路可直接作用于电源电路1对电炉进行保护，同时发出声光报警。串联于负载上有一接地讯号电路9，若电炉发生接地故障，其电路可输出接地讯号，经放大驱动电路10作用于控制报警电路8，对电炉实行保护。
如图2所示该仪器中的电流取样电路3是由互感器LH3、LH4和可变电阻DW0组成，LH4串联于LH3次级作为二极变流，从其可获得与主电路负载电流成比例的弱电流讯号，由DW0将电流讯号转化为电压讯号，只改变DW0的阻值就可获得不同的“临界温度”值。电压取样电路5是由R30～R35组成的分压取样电路，从电阻R35的两端获得与加在负载上的交流电压成比例的电压讯号，此电路适用于一只晶闸管KP和一只二极管ZP反并联的三相主电路；或三相皆全控的主电路，它僻免了因谐波分量和波形不对称的直流分量造成的无法使用电压互感器的作法。这里特别指出的是a)电压取样讯号必须是来自直接加在负载上的电压；电流取样讯号必须是流过负载的电流。b)电压取样与电流取样讯号必须是同相的。整流放大电路，因电压和电流两讯号的整流放大电路完全相同，这里仅以电流通道将该电路作一介绍见图2、该电路由R1～10、R1、R28、R29、电位器W2、电容C1～2、C5、C7、C9、C11、稳压管DW1-2、二极管D1～2及运算放大器A1～A4组成。由二极管构成的整流电路，把交流信号转换成直流时，其线性与精度均不理想，故采用由A1、A2运算放大器构成的绝对值电路。A1是负输出半波整流电路其输出与输入信号由A2进行加法运算，电阻R4与R2的比例为1∶2即R2＝R4/2，同时R1＝R3、R2＝R5，C5为均化电容，将信号转换成输入信号的平均值。所以输入电压很小时也能获得高精度。DW1-2是对A1起保护作用，A3、R6～8、C7构成运算放大电路，A3是运算放大器，由R7与R6的比例决定对信号的放大倍数，运算放大器A4与R28、R29、W2组成调零电路，在未加入信号前可调整W2使整流放大电路输出为零。比较驱动电路7是由运算放大器A9与R21～R24、二极管D5、D6、三极管BG1和继电器J1组成低速比较器，A9处于开环放大状态，电阻R21与R23组成的分压电路在同相输入端进行正反馈，使输出接近+VC，当同相输入端的电压U2大于或等于反相输入端的电压U1时，A9输出+VC，由电阻R24向三极管BG1的基极提供电流，BG1导通，继电器J1动作闭合。为防止BG1的基极与发射极之间出现逆偏置，加嵌位二极管D5进行保护，D6为续流二极管。接地信号电路9由电流互感器LH1～3和零序电流互感器LH5及按扭AN1和电阻R0组成。该保护仪在正常情况下，流过负载的三相电流的矢量和等于零。即IA+IB+IC＝0，所以LH1～3的次级电流流过零序电流互感器LH5时，各相电流在铁芯中产生的磁通互相抵消，因此在LH5的次级没有能量输出。当发生接地后，因IA+IB+IC≠0，有零序电流出现，所以LH5的次级有能量输出，从而获得接地信号。其中按扭AN1和电阻R0构成作为仪器接地保护电路可靠与否的检查。当按动按扭AN1时，零序电流互感器LH5有电流通过，次级有能量输出，这时控制报警电路8应有相应的保护与指示，否则说明仪器不正常。放大驱动电路10由整流二极管D6～13、电容C14、电阻R25、R36、R37、电位器W3、运算放大器A10、三极管BG2及继电器J1等主要元件组成。当发生接地后，由LH5次级输出的接地信号经D6～13整流，由A10进行放大，放大信号由R25向BG2的基极提供电流，BG2导通继电器J1闭合来驱动控制报警电路，作出声、光报警，并切断电源，对电炉起到保护，调节反馈电位器W3，可改变保护接地电流的大小。控制报警电路8由主电路的起动按扭AQ1、停止按扭AT1，信号解除按扭AN2、主电路接触器线圈QC，中间继电器J2及信号指示灯XD1、XD2、蜂鸣器DL等组成。当发生接地或超温，继电器J1动作，J1的常开点闭合使继电器J2的线圈带电，J2动作闭合，J2-1的常闭点打开，QC线圈断电，可切断主回路电源，起到电炉的保护作用，同时J2-2、J2-3分别动作指示灯XD1灭、XD2亮，DL发声，出现了声光报警。J2～1为自锁触点，AN2为报警信号解除按扭。电源电路1由电源变压器B、整流电路D14～D17，C15～C22以及IC1、IC2组成，以获得稳定的双压。
电路的保护工作过程正常状态下，即电炉丝的温度低于“临界温度”时，因炉丝电阻是正的温度系数，此时，电炉丝(负载)RZ1～3的电阻R值较小，这样在电源电压的作用下流过炉丝的电流(图2所示)I1～3就大，通过电流互感器LH3中的二次电流I3也大，流过互感器LH4的电流I4也大，则在可变电阻DW0上所产生的电压讯号～U1也就大，该信号由偶合电容器C1～2输送给运算放大器A1和A2组成的绝三值电路进行全波整流变成一个大的直流电压讯号U1，U1输入给放大器A3进行放大再输入到A4，再由A4输出一个大的电压U1至比较驱动电路中运算放大器A9的的反向输入端“2”。而电压取样讯号～U2经整流放大得到一个恒定的直流电压讯号U2，然后输入到比较驱动电路中运算放大器A9的同相输入端“3”，此时U1＞U2，比较驱动电路输出负的信号，开关管BG1截止，J1不动作。非正常情况下即炉丝温度高于“临界温度”时，电炉丝的电阻R增大，电流I1～3变小，则I3和I4也变小，结果得到的电压讯号U1也小，因电压取样～U2不变，直流输出U2也不变，这样在A9的反相输入端讯号U1小于同相输入端的输入讯号U2，即出现了U1＜U2的现象，这时A9就输出一个接近+VC的讯号，那么三级管BG1的基极电位变正，BG1导通，继电器J1动作，发出声光报警，切断电源，实现了控制炉丝温度，保护电炉之目的。
若炉丝RZ1～3的电热材料为负的温度系数，情况恰好与上述相反。
权利要求1.一种密闭电阻炉保护仪，其特征是它由一个串联于电源(1)与负载(2)之间的电流取样电路(3)，使其输出端接入一个整流放大电路(4)、而放大转化成与流过负载的瞬间交流电流值相对应的直流电压讯号U1；并联负载有一电压取样电路(5)，使其输出接入一个整流放大电路(6)，由其取得一个与负载上的瞬时交流电压相对应的直流电压讯号U2；整流放大电路(4)、(6)并联接于比较驱动电路(7)，在其输出端与电源(1)之间接一对负载实行保护的控制报警电路(8)；在电源(1)与负载(2)之间还中接有接地讯号电路(9)，在其输出接有放大驱动电路(10)，使其再接入控制报警电路(9)而组成。
2.根据权利要求1所述的密闭电阻炉保护仪，其特征是所述的电流取样电路(3)是由互感器LH3与互感器LH4串接后并在其次级端串接一可变电阻DW0所组成。
3.根据权利要求1所述的密闭电阻炉保护仪，其特征是所述的电压取样电路(5)是由电阻R30和R33，R31和R34，R32和R36分别串联后按星形接法构成一个分压电路与负载RZ1～3并联而组成
4.根据权利要求1所述的密闭电阻炉保护仪，其特征是所述的整流放大电路是由电阻R1～5、R1偶合电容C1～2、电容C5、稳压管DW1～2、二极管D1～2及运算放大器A1与A2串接而成的绝对值整流电路，在A2的输出端通过R6串接于由运算放大器A3、电阻R7～8、电容C7构成的运算放大电路，A3的输出通过R9串接于由运算放大器A4、电阻R28～29、可变电阻W2构成的调零电路所组成。
5.根据权利要求1或2或3或4所述的密闭电阻炉保护仪，其特征是所述的比较驱动电路是由运算放大器A9，在其输出端接一正反馈电阻R23、同时在输出还接有开关电路BG1，由BG1的集电极接入继电器J1所组成。
专利摘要本实用新型涉及一种密闭电阻炉保护仪,它由串接于电源与负载间的电流取样电路,并联于负载的电压取样电路,及分别连接的整流放大电路;信号比较驱动电路,控制报警电路;串接于负载的接地讯号电路,与其相接的放大驱动电路所组成。该保护仪主要用于保护密闭电阻炉因不能直接测量其温度而引起事故的可能,它体积小、功耗低、安装简单方便,不仅能预防接地及炉丝烧断的事故发生,对其它原因造成的事故可即时报警。
文档编号H05B3/02GK2276696SQ96235990
公开日1998年3月18日 申请日期1996年6月20日 优先权日1996年6月20日
发明者崔思辰 申请人:崔思辰